計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4（1）選擇輸出邏輯信道（2）選擇輸出物理信道計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)7（1）丟包重傳（2）延遲抖動(dòng)（3）信道切換計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)8時(shí)延(delay或latency)是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。時(shí)延是由以下幾個(gè)不同的部分組成的。（1）傳播時(shí)延傳播時(shí)延是電磁波在信道中傳播所需要的時(shí)間。傳播時(shí)延的計(jì)算公式是： 傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度電磁波在信道上的傳播速率9計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）發(fā)送送時(shí)延延發(fā)送時(shí)時(shí)延是發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)所需需要的的時(shí)間間。發(fā)送送時(shí)延延的計(jì)計(jì)算公公式是是：發(fā)送時(shí)時(shí)延=數(shù)數(shù)據(jù)塊塊長(zhǎng)度度信道帶帶寬（3））排隊(duì)隊(duì)時(shí)延延這是數(shù)數(shù)據(jù)在在交換換結(jié)點(diǎn)點(diǎn)等候候發(fā)送送在緩緩存的的隊(duì)列列中排排隊(duì)所所經(jīng)歷歷的時(shí)時(shí)延。。數(shù)據(jù)經(jīng)經(jīng)歷的的總時(shí)時(shí)延就就是以以上三三種時(shí)時(shí)延之之和：：總時(shí)延延=傳傳播時(shí)時(shí)延+發(fā)發(fā)送送時(shí)延延+排排隊(duì)時(shí)時(shí)延10計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)3.1數(shù)據(jù)包包的順順序—時(shí)延11計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性性能的的兩個(gè)個(gè)度量量———傳播播時(shí)延延和帶帶寬———相相乘，，就得得到另另一個(gè)個(gè)很有有用的的度量量：傳傳播時(shí)延帶帶寬積積，即[(傳傳播時(shí)時(shí)延)(帶寬寬)]。鏈鏈路的的時(shí)延延帶寬寬積又又稱(chēng)為為以比特特為單單位的的鏈路路長(zhǎng)度度。3.1數(shù)據(jù)包包的順順序—時(shí)延12計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)數(shù)據(jù)從從源端端傳到到目的的端然然后返返回到到源端端的時(shí)時(shí)間稱(chēng)稱(chēng)為往往返時(shí)時(shí)間（（roundtriptime，，簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)RTT））。排排除其其它的的延遲遲，1bit數(shù)數(shù)據(jù)從從一端端傳到到另一一端的的時(shí)間間是RTT/2。下面是是一些些常用用的詞詞：傳輸，，propagation；衰衰減，，attenuation；；反射，，reflection；噪噪聲，，noise；；時(shí)序問(wèn)問(wèn)題，，timingproblem；沖沖突，，collisions；擴(kuò)散，，Dispersion；抖抖動(dòng)，，jitter；延延遲，，latency。。13計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)衰減（（attenuation））是當(dāng)當(dāng)電纜纜長(zhǎng)度度超過(guò)過(guò)某個(gè)個(gè)限度度時(shí)，，信號(hào)號(hào)能量量的散散失。。這意意味著著1bit的電電壓在在傳輸輸?shù)倪^(guò)過(guò)程中中幅度度會(huì)減減小。。衰減減會(huì)對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)造成成影響響，它它限制制了網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)線線纜的的最大大長(zhǎng)度度。精心地地選擇擇材料料和材材料的的幾何何形狀狀（如如線纜纜的形形狀和和位置置）可可以減減少衰衰減。。但是是由于于電阻阻的存存在，，總會(huì)會(huì)存在在一定定的衰衰減，，這無(wú)無(wú)法避避免。。解決衰衰減的的方法法有兩兩種，，一是是選擇擇合適適的傳傳輸介介質(zhì)，，另一一個(gè)是是在合合適的的地方方接入入中繼繼器。。14計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)構(gòu)電信號(hào)號(hào)的反反射是是在電電壓脈脈沖或或者比比特遇遇到介介質(zhì)不不連續(xù)續(xù)的地地方的的時(shí)候候產(chǎn)生生能量量的反反射。。如果反射不不被控制，，會(huì)對(duì)后續(xù)續(xù)的比特產(chǎn)產(chǎn)生干擾。。反射可能能產(chǎn)生問(wèn)題題。反射在光纖纖通信中也也存在。如如果希望優(yōu)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性性能，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)介質(zhì)與NIC中的的電部件阻阻抗匹配是是很重要的的。15計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)噪聲是不希希望有的額額外的電、、光或者電電磁信號(hào)所有的信號(hào)號(hào)都伴隨有有噪聲，重重要的是保保持高的信信噪比常見(jiàn)的噪聲聲有：串話話、熱噪聲聲、交流/參考點(diǎn)噪聲聲和電磁干干擾。串話當(dāng)兩條線纜纜足夠接近近并且沒(méi)有有絞合在一一起的時(shí)候候，就會(huì)串串話。解決方法是是嚴(yán)格遵守守標(biāo)準(zhǔn)的終終結(jié)規(guī)程，，使用高質(zhì)質(zhì)量的雙絞絞線纜16計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)電磁干擾(EMI/RFI)：EMI：electromagneticinterferenceRFI：radiofrequencyinterference實(shí)際上纜線線都有天線線的作用，，因此會(huì)吸吸收外部的的電磁源產(chǎn)產(chǎn)生的信號(hào)號(hào)。17計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)擴(kuò)散信號(hào)隨時(shí)間間“變寬””。它與采采用的介質(zhì)質(zhì)類(lèi)型有關(guān)關(guān)。擴(kuò)散可以通通過(guò)選擇合合適的線纜纜設(shè)計(jì)，限限制線纜的的長(zhǎng)度和選選擇合適阻阻抗的方法法減小。抖動(dòng)當(dāng)源和目的的的時(shí)鐘不不同步時(shí)，，就會(huì)產(chǎn)生生抖動(dòng)。抖動(dòng)可以通通過(guò)使用硬硬件時(shí)鐘同同步或者軟軟件的同步步協(xié)議來(lái)解解決延遲信號(hào)在傳輸輸過(guò)程中需需要一定的的時(shí)間，中中繼設(shè)備也也會(huì)引入延延遲18計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)19（1）信道道突然失效效，啟動(dòng)自自愈程序，，將原來(lái)在在失效信道道上的傳輸輸?shù)耐ㄐ帕髁髑袚Q到正正常的信道道上去。（2）平衡衡負(fù)載，將將負(fù)載過(guò)重重的信道上上的某些通通信移動(dòng)到到負(fù)載輕的的信道上去去。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)20對(duì)于進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自愈愈的層次網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，一條條正在為上上萬(wàn)個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)話音通信信服務(wù)的信信道失效，，可能只丟丟失少量的的數(shù)據(jù)包，，即只影響響了少量的的通信流，，并且可能能通過(guò)應(yīng)用用層的插補(bǔ)補(bǔ)算法加以以彌補(bǔ)。對(duì)于基于路路由器的Internet，，一條信道道的失效，，路由表重重新調(diào)整，，要花費(fèi)秒秒級(jí)的時(shí)間間，新的路路由形成后后，才能正正常通信，，由于丟失失的數(shù)據(jù)包包數(shù)量太大大，失效恢恢復(fù)的時(shí)間間很長(zhǎng)，不不可能利用用插補(bǔ)算法法加以視覺(jué)覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)質(zhì)質(zhì)量的彌補(bǔ)補(bǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)21對(duì)于層次網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)個(gè)交換節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域可能由由多個(gè)交換換機(jī)組成，，切換信道道時(shí)，有可可能增加經(jīng)經(jīng)過(guò)的交換換機(jī)級(jí)數(shù)。。由于節(jié)點(diǎn)點(diǎn)域內(nèi)部是是富連接的的，通常至至多增加一一級(jí)，不至至于造成數(shù)數(shù)據(jù)包次序序顛倒。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)22計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)23希望對(duì)流的的參數(shù)或狀狀態(tài)不作任任何記錄，，只根據(jù)達(dá)達(dá)到的IP包的特有有的某些參參數(shù)（通常常用它的源源地址和目目的地址對(duì)對(duì)）進(jìn)行Hash計(jì)計(jì)算，獲獲得一個(gè)與與某條物理理信道相對(duì)對(duì)應(yīng)的數(shù)值值，進(jìn)而選選定物理信信道。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)24計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)25C1/CC2/CC3/C………Cn/C計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)26Hash(SIP,DIP)=C1/CHash(SIP,DIP)=C3/C簡(jiǎn)單的基于于均勻概率率分布的分分配方法，，讓各信道道得到的通通信流的數(shù)數(shù)量與信道道容量成正正比。如果所有的的流具有相相同的性質(zhì)質(zhì)，例如，，參加信道道分配的所所有通信流流都是網(wǎng)絡(luò)絡(luò)電話，都都采用相同同的采樣、、編碼和壓壓縮方法，，具有相同同的峰值速速率，他們們的統(tǒng)計(jì)特特性基本相相同，申請(qǐng)請(qǐng)的資源也也一樣多，，則這種簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的方法法就基本上上滿意了。。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)27（1）剔除除失效信道道后重新計(jì)計(jì)算C值值及在（0，1）區(qū)區(qū)間上的分分布。這樣樣，所有正正常的信道道將分擔(dān)全全部通信流流量。這種種方法，有有可能大量量的流都要要改變物理理信道。（2）只把把分配到失失效信道上上的數(shù)據(jù)包包再進(jìn)行一一次計(jì)算，，均衡地分分配到所有有正常信道道上。這種種方法只讓讓一部分流流改道，受受影響的面面小得多。。但要二次次計(jì)算Hash，對(duì)對(duì)節(jié)點(diǎn)域的的交換效率率有一定的的影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)28我們假定流流是同質(zhì)的的。當(dāng)邏輯信道道中各物理理信道速率率很高、異異質(zhì)的程度度有限時(shí)，，信道異質(zhì)質(zhì)性對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)流的總延延遲所造成成的影響是是可以忽略略的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)29如果流是異異質(zhì)的，會(huì)會(huì)出現(xiàn)什么么情況？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)30當(dāng)考慮流的的異質(zhì)性時(shí)時(shí)，我們發(fā)發(fā)現(xiàn)，上面面描述的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單按信道道容量比例例隨機(jī)分配配通信流的的方法就有有問(wèn)題了。。流與流之之間的差異異是巨大的的。一個(gè)話話音流的通通信量很小小，一個(gè)視視頻流的數(shù)數(shù)據(jù)流量很很大。如果果信道C1和C2的的容量相同同，C1分分配到1000個(gè)個(gè)話音流，，C2分配配到1000個(gè)視頻頻流，從流流數(shù)量的角角度看是平平衡的，但但從信道的的負(fù)荷看，，C1和C2的負(fù)荷荷是極不均均衡的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)31在節(jié)點(diǎn)的每每個(gè)外部輸輸入端口，，對(duì)應(yīng)于于每個(gè)邏輯輯端口有一一張Hash表，記記錄Hash值與外外部輸出端端口的映射射關(guān)系。Hash函函數(shù)F=f(源IP地址，，目標(biāo)IP地址)，，使它的計(jì)計(jì)算結(jié)果取取整數(shù)值且且均勻地分分布在0,1,…B的Hash空間間中。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)32計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)33信道1Gbps,信道22.5Gbps，信道310Gbps信道1=7.4%信道2=18.5%信道3=74%7個(gè)19個(gè)74個(gè)用Hash空間代代替了簡(jiǎn)單單隨機(jī)數(shù)分分配中的每每條信道的的單一區(qū)間間。但這種分配配沒(méi)有保證證流量在同同一邏輯鏈鏈路的各物物理信道之之間公平地地分布負(fù)載載，因?yàn)槿匀匀粵](méi)有考考慮通信流流的異質(zhì)性性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)34計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)35保證負(fù)載平平衡的關(guān)鍵鍵就是在上上述按信道道容量比例例分配的基基礎(chǔ)上，計(jì)計(jì)算每條信信道的配載載因子，并并保持各信信道的配載載因子大體體相同。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)36在外部輸入入端口處，，采用時(shí)間間窗口方法法實(shí)時(shí)測(cè)量量分配給邏邏輯鏈路i內(nèi)K個(gè)外外部出口鏈鏈路的流量量。記錄當(dāng)前時(shí)時(shí)間窗口分分配給外部部輸出端口口的流量記錄當(dāng)前時(shí)時(shí)間窗口邏邏輯端口所所有外部輸輸出端口的的流量總和和記錄前H個(gè)個(gè)時(shí)間窗口口內(nèi)分配給給外部輸出出端口的流流量占邏輯輯端口所有有外部輸出出端口的流流量總和的的比例。計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)37根據(jù)測(cè)量量結(jié)果判判斷負(fù)載載分配是是否均衡衡，不均均衡則觸觸發(fā)Hash表表調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)制。。指向某某外部輸輸出端口口的負(fù)載載超過(guò)了了其配載載因子達(dá)達(dá)到一預(yù)預(yù)定的域域值，減減少該外外部輸出出端口占占據(jù)Hash表表項(xiàng)數(shù)數(shù)目，增增加負(fù)載載小的外外部輸出出端口占占據(jù)Hash表表表項(xiàng)項(xiàng)數(shù)目。。計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)38最大最小小值互補(bǔ)補(bǔ)法最佳互補(bǔ)補(bǔ)法：多多次執(zhí)行行最大最最小互補(bǔ)補(bǔ)法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)39計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)4041計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)Subnetmasking:RFCs950,1812CIDR:RFCs1518,1519,2050PrivateNetworkNumbers:RFC1918Variable-lengthsubnetmasks(VLSM):RFC1812NetworkAddressTranslation:RFC163142計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)43計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)子網(wǎng)劃分分示例(8子子網(wǎng))44計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)路由協(xié)議議能夠?qū)⒍鄠€(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址址匯總為為一個(gè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址址以減小小網(wǎng)絡(luò)流流量IPv6特性和和優(yōu)點(diǎn)128位位分層層編址，，用以提提高編址址能力報(bào)頭格式式簡(jiǎn)化，，用以改改進(jìn)數(shù)據(jù)據(jù)包處理理過(guò)程提高對(duì)擴(kuò)擴(kuò)展和選選項(xiàng)的支支持，用用以增強(qiáng)強(qiáng)可擴(kuò)展展性和延延長(zhǎng)生命命周期并并改進(jìn)數(shù)數(shù)據(jù)包處處理過(guò)程程流標(biāo)簽功功能，作作為QoS機(jī)機(jī)制身份驗(yàn)證證和隱私私權(quán)功能能，用于于集成安安全性46計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)如果按地地球表面面積分?jǐn)倲侷P地地址，現(xiàn)現(xiàn)有的IPv4空間，，每平方方公里只只有8個(gè)個(gè)地址，，對(duì)于IPv6，每平平方米為為6650萬(wàn)億億億個(gè)。。計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)47地址空間間越大，，越難以以管理，，使用時(shí)時(shí)開(kāi)銷(xiāo)越越大。IPv6地址的的網(wǎng)絡(luò)部部分有64位，，把其中中最低16位分分給用戶戶內(nèi)部使使用，骨骨干網(wǎng)有有48位位，最大大的路由由表大小小可達(dá)28PB，即使使海量存存儲(chǔ)也難難以做到到這個(gè)容容量。查詢的時(shí)時(shí)間也會(huì)會(huì)很長(zhǎng)。。計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)48地址管理理機(jī)構(gòu)49計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)50計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)51計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)52公共拓?fù)鋼湔军c(diǎn)拓?fù)鋼浣涌跇?biāo)識(shí)識(shí)符IPv6可聚類(lèi)全全局單播播地址格格式ISP內(nèi)內(nèi)部骨干干網(wǎng)地址址的層次次化（1）等等長(zhǎng)地址址交換字字段（2）變變長(zhǎng)地址址交換字字段計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)53處在相同同層次的的節(jié)點(diǎn)域域，利用用地址中中的同一一字段進(jìn)進(jìn)行交換換。從上向下下各同等等層都用用相同的的交換字字段，所所以對(duì)任任何一層層的各節(jié)節(jié)點(diǎn)域，，其交換換字段的的起始位位置和字字段長(zhǎng)度度兩個(gè)數(shù)數(shù)值都相相同。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、、支持服服務(wù)質(zhì)量量保證缺點(diǎn)：擴(kuò)擴(kuò)展性差差、浪費(fèi)費(fèi)地址空空間計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)54計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)55頂級(jí)聚類(lèi)類(lèi)站點(diǎn)聚類(lèi)類(lèi)接口標(biāo)識(shí)識(shí)符內(nèi)部分層層交換的的IPv6可聚類(lèi)全全局單播播地址層次地址址（次級(jí)級(jí)聚類(lèi)））類(lèi)型縱向和橫橫向各節(jié)節(jié)點(diǎn)域都都可以選選用不同同長(zhǎng)度的的地址交交換字段段。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)節(jié)省地地址空間間，管理理員有一一定的自自主權(quán)和和靈活性性缺點(diǎn)：不不容易為為一個(gè)達(dá)達(dá)到的數(shù)數(shù)據(jù)包計(jì)計(jì)算已