什么是通信網(wǎng)絡(luò)（端用戶角度）?網(wǎng)絡(luò)提供信息傳遞的服務(wù)一Bird,messenger,truck,telegraph,telephone,Internet…?如何區(qū)分不同類型的網(wǎng)絡(luò)？-網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)?如何區(qū)分網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)？一Latency-Bandwidth一Lossrate一Numberofendsystems一Serviceinterface（howtoinvoke?）一Otherdetails?Reliability,unicastvs.multicast,real-time,messagevs.byte...CableNetworkArchitecture:Overview有線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問：一根電話線如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)、音頻、視頻的同時傳輸？利用FDM（頻分多路復(fù)用）實現(xiàn)，分成多個不同的高低頻段，分別傳輸數(shù)據(jù)、音頻、視頻。Aself-adaptivesystem自適應(yīng)系統(tǒng)①Ifdon'tknowbetter:forwardingpacketstoallneighbors如果不知道更好的路由就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到所有的鄰居。①Updateroutingtablebyobservingpacketspassingby;oldroutingentriestimeoutanddeleted通過觀察轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包更新路由表;使用計時器老化舊的路由條目并刪除。①ForwardpacketsASAP盡可能快的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包令notnecessarilyalongshortestpathsallthetime不一定總是用最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包?Learning&adaptingtothechangingenvironment學(xué)習(xí)和適應(yīng)不斷變化的環(huán)境Datagramdelivery數(shù)據(jù)報分發(fā)①Eachswitchmakespacketforwardingdecisionbasedonitsownroutingtable每個交換節(jié)點基于自己的路由表決定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包①Eachpacketisforwardedindependentlyfromanyothers每個數(shù)據(jù)包被獨立轉(zhuǎn)發(fā)①Switcheskeepnostateaboutendnodes交換節(jié)點不保留關(guān)于端節(jié)點的狀態(tài)⑥Notamostefficientnetwork不是一個高效的網(wǎng)絡(luò)令Deliverywillnotbeperfect分發(fā)方式不是很完美?Endsystemsmusttolerate&recoverfromtransmissionerrors終端系統(tǒng)必須忍受和自行恢復(fù)傳輸錯誤Adistributedsystem分布式系統(tǒng)?allswitchnodesareequal所有的交換節(jié)點都是平等的eliminatinganysinglepointoffailure消除任何單一故障點對整個網(wǎng)絡(luò)正常運行的影響?componentsmayfail,thesystemmustnot網(wǎng)絡(luò)的一部分可能會失效，但整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一定不能失效?systemrobustnessthrough系統(tǒng)的魯棒性一adequatephysicalredundancy適當(dāng)?shù)奈锢砣哂郺daptiverouting自適應(yīng)路由（隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、通信量的變化而變化）Routing路由Routingprotocol路由協(xié)議Goal:determine"good"path(sequeneeofrouters)thrunetworkfromsourcetodest.目標(biāo)：從源點到目的地確定“好”的路徑(路由器的序列)來通過網(wǎng)絡(luò)。Graphabstractionforroutingalgorithms:圖扌由象路由算法：graphnodesarerouters圖上的節(jié)點是路由器graphedgesarephysicallinks圖上的邊是物理鏈路一linkcost:delay,$cost,orcongestionleve鏈接費用：延遲，成本或擁塞程度結(jié)論：“好”的路徑：通常是指最低成本路徑；有其他Def的可能RoutingAlgorithmclassification路由算法的分類Globalordecentralizedinformation?全球或分散的信息？Global:allroutershavecompletetopology,linkcostinfo所有路由器都有完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，鏈路成本信息所以，"linkstate”algorithms"連接狀態(tài)”算法Decentralized:routerknowsphysically-connectedneighbors,linkcoststoneighbors路由器知道物理上相連的鄰居，鏈路費用iterativeprocessofcomputation,exchangeofinfowithneighbors計算的迭代過程，與鄰居的信息交流所以，"distaneevector"algorithms“距離向量”算法Staticordynamic?靜態(tài)的還是動態(tài)的？Static:routeschangeslowlyovertime靜態(tài)路由變化較慢（手動設(shè)置）Dynamic:routeschangemorequickly動態(tài)路由變化較快（自動生成）一periodicupdate定期更新一inresponsetolinkcostchanges響應(yīng)鏈路代價信息變化靜態(tài)路由是指由網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置的路由信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時，網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在缺省情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當(dāng)然，網(wǎng)管員也可以通過對路由器進(jìn)行設(shè)置使之成為共享的。靜態(tài)路由一般適用于比較簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)管理員易于清楚地了解網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，便于設(shè)置正確的路由信息。動態(tài)路由器上的路由表項是通過相互連接的路由器之間交換彼此信息，然后按照一定的算法優(yōu)化出來的，而這些路由信息是在一定時間間隙里不斷更新，以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò),以隨時獲得最優(yōu)的尋路效果。ALink-StateRoutingAlgorithm鏈路狀態(tài)路由算法nettopology,linkcostsknowntoallnodes網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，鏈路成本眾所周知的節(jié)占八、、一accomplishedvia"linkstatebroadcast"通過“鏈接狀態(tài)廣播"來完成allnodeshavesameinfo所有節(jié)點具有相同的信息computesleastcostpathsfromonenode（"source"）toallothernodes從一個節(jié)點（“源”）到所有其他節(jié)點計算最低成本路徑一givesroutingtableforthatnode給出該節(jié)點的路由表iterative:afterkiterations,knowleastcostpathtokdestinations經(jīng)過K次迭代，進(jìn)而了解到K點的最低成本路徑Idea:ateachiterationincreasespanningtreebythenodethathasleastcostpathtoit由節(jié)點具有最小成本路徑設(shè)置為在每一次迭代增加生成樹DistaneeVectorRouting:overview距離矢量路由：概述Iterative,asynchronous:迭代，異步的eachlocaliterationtriggeredby:每個局部迭代觸發(fā)locallinkcostchange本地鏈接成本的變化messagefromneighbor:itsleastcostpathchangefromneighbor鄰居的消息：鄰居的最小成本路徑的變化Distributed:總代理eachnodenotifiesneighborsonlywhenitsleastcostpathtoanydestination

changes僅當(dāng)?shù)饺魏文康牡刈钚〕杀韭窂桨l(fā)生變化時，每個節(jié)點才通知他們的鄰居-neighborsthennotifytheirneighborsifnecessary如果有必要，然后通知他們的鄰居Eachnode:waitfor（changeinlocallinkcostofmsgfromneighbor）等待（在本地鏈路從鄰居msg成本的變化）recomputedistaneetable重新計算距離表ifleastcostpathtoanydesthaschanged,notifyneighbors如果到任何目的地最小成本路徑發(fā)生改變，通知鄰居服務(wù)質(zhì)量控制概述?廣義的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量-包括網(wǎng)絡(luò)性能、可用性、可靠性和安全性等各種指標(biāo)。?我們研究的服務(wù)質(zhì)量控制都是為了提高網(wǎng)絡(luò)保證性能的能力-和性能相關(guān)的主要的QoS參數(shù)有帶寬、延遲延遲抖動和分組丟失率等。?絕對的（確定性的）性能保證一條在任意時刻都可以提供10Mbps帶寬的網(wǎng)絡(luò)鏈路-絕對的帶寬保證?概率的（隨機的）性能保證保證95%的分組的延遲不大于100ms-概率的延遲保證?時間平均的性能保證保證一個月中的平均分組丟失率不高于10-5-平均的丟失率保證服務(wù)質(zhì)量控制概述一控制粒度分組級（時間粒度大約為1到100微秒）分組是QoS控制機制的最小單位-流量調(diào)節(jié)機制(包括分組分類器、分組標(biāo)記器和流量整形器等)，分組調(diào)度機制和主動隊列管理機制等。分組的往返時間(roundtriptime)，大約為1到100毫秒。-在這個粒度工作的是擁塞控制和流量控制等基于反饋的控制機制。會話級的(以秒和分鐘為單位)，也就是用戶會話持續(xù)的時間(會話可以采用各種方式定義)。-在這個粒度工作的QoS機制包括準(zhǔn)入控制和QoS路由。長期的QoS控制機制。-主要包括流量工程，能力規(guī)劃和服務(wù)定價等。服務(wù)質(zhì)量控制概述一控制信息QoS控制機制使用的控制信息的粒度(granularity)?根據(jù)每流(per-flow,—般來說，流采用IP源地址、目的地址、源端口號、目的端口號和協(xié)議域這五元組進(jìn)行標(biāo)識)狀態(tài)對每個用戶流進(jìn)行控制。?對流的聚集進(jìn)行控制。?流聚集也可以有各種方法，比如每臺主機、每個網(wǎng)絡(luò)前綴、每個服務(wù)類別等等。?控制狀態(tài)的攜帶者和控制本身的位置。?控制狀態(tài)的攜帶者可以是路由器，也可以是分組。?控制的位置可以在用戶主機、網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器，或者是網(wǎng)絡(luò)核心路由器。DifferentiatedServices(Diffserv)區(qū)分服務(wù)(DiffServ)?圍繞domain的概念設(shè)計Domain-在相同管理策略下的連通的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?區(qū)分邊界節(jié)點和核心節(jié)點?邊界路由器-對每個流量聚集進(jìn)行整形-使用少量的數(shù)據(jù)位標(biāo)記分組，每種編碼代表一種類別?核心路由器-基于分組標(biāo)記處理分組可擴展性好于Intserv(集成服務(wù))，實現(xiàn)簡單，但是提供的服務(wù)保證較弱。Diffserv體系結(jié)構(gòu)?入口路由器-對流量進(jìn)行整形、聚合等操作一設(shè)置Diffserv(DS)域中的區(qū)分服務(wù)標(biāo)記值(DifferentiatedServiceCodePoint,DSCP)?核心路由器一實現(xiàn)每種DSCP的逐跳行為(PerHopBehavior)-基于分組中的DSCP值處理分組DHCP:DynamicHostConfigurationProtocol動態(tài)主機配置協(xié)議動態(tài)主機設(shè)置協(xié)議(DynamicHostConfigurationProtocol,DHCP)是一個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作，主要有兩個用途：給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商自動分配IP地址；給用戶給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)管理員作為對所有計算機作中央管理的手段。

動態(tài)分配，當(dāng)DHCP第一次從DHCP服務(wù)器端租用到IP地址之后，并非永久的使用該地址，只要租約到期，客戶端就得釋放(release)這個IP地址，以給其它工作站使用。當(dāng)然，客戶端可以比其它主機更優(yōu)先的更新(renew)租約，或是租用其它的IP地址。動態(tài)分配顯然比自動分配更加靈活，尤其是當(dāng)您的實際IP地址不足的時候。Goal:allowhosttodynamicallyobtainitsIPaddressfromnetworkserverwhenitjoinsnetwork當(dāng)主機加入網(wǎng)絡(luò)時，允許它從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器動態(tài)地獲得其IP地址Canrenewitsleaseonaddressinuse可續(xù)約使用其當(dāng)前地址Allowsreuseofaddresses(onlyholdaddresswhileconnectedan"on")允許地址重用(僅當(dāng)處于連接狀態(tài)時，才保留地址)Supportformobileuserswhowanttojoinnetwork支持想要加入網(wǎng)絡(luò)的移動用戶DHCPoverview:hostbroadcasts"DHCPdiscover"msg 主機廣播“DHCP"hostbroadcasts"DHCPdiscover"msg 主機廣播“DHCP"discover消息DHCPserverrespondswith“DHCPoffer"msgoffer"消息響應(yīng)hostrequestsIPaddress:UDHCPrequest"msg消息請求IP地址DHCPserversendsaddress:“DHCPack"msgack"發(fā)送地址消息DHCP月服務(wù)器以“DHCP主機發(fā)“DHCPrequest"DHCP月服務(wù)器以“DHCPNAT:NetworkAddressTranslation網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT,NetworkAddressTranslation)屬接入廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)，是一種將私有(保留)地址轉(zhuǎn)化為合法IP地址的轉(zhuǎn)換技術(shù)，它被廣泛應(yīng)用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網(wǎng)絡(luò)中。原因很簡單，NAT不僅完美地解決了lP地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，隱藏并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計算機。WhydifferentIntra-andInter-ASrouting?為什么會有不同的內(nèi)部和跨域路由？所謂自治系統(tǒng)是指在同一實體(如學(xué)校、企業(yè)或ISP)管理下的主機、路由器及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的集合。為了實現(xiàn)IP分組的高效尋路，IETF制定了多種尋路協(xié)議。其中用于自治系統(tǒng)(AS:AutonomousSystem)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議有開放式最短路徑優(yōu)先(OSPF:OpenShortestPathFirst)協(xié)議和尋路信息協(xié)議(RIP:RoutingInformationProtocol)。用于自治域系統(tǒng)之間的外部網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議BGP-4等。Policy:策略?Inter-AS:adminwantscontroloverhowitstrafficrouted,whoroutesthroughits

netAS域間：管理員控制流量如何被路由，什么路由允許通過本自治系統(tǒng)Intra-AS:singleadmin,sonopolicydecisionsneededAS域內(nèi)部：單一管理下，沒有必要制定策略Scale:規(guī)模hierarchicalroutingsavestablesize,reducedupdatetraffic分層路由節(jié)省路由表的大小，減少更新流量Performanee:性能Intra-AS:canfocusonperformanee域內(nèi)：主要關(guān)注性能Inter-AS:policymaydominateoverperformanee域間：策略高于性能HotPotatoRouting:GofortheClosestEgressPoint熱土豆路由：最近去了出口處熱馬鈴薯問題形成的原因是自治域中的路由器要盡快地把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到域外，因此在選擇路由時，會選擇metric較低的邊界路由器作為出口，就象燙水土豆要趕緊扔給別人一樣。帶來的問題就是路由不均衡，因為各自治域metric(路徑度量值)安排不統(tǒng)一，可能造成收發(fā)不在同一路由上。解決的辦法只有兩域協(xié)商。造成BGP-4路由不收斂的主要原因不同的自治系統(tǒng)分別由不同的機構(gòu)管理，他們根據(jù)各自的需要設(shè)置了不同的路由策略。而且，出于安全性等方面的考慮，這些路由策略通常是不對外公開的。這使得各個自治系統(tǒng)都無法獲得全部路由策略信息，不能判斷策略沖突，最終導(dǎo)致路由不收斂。即使各個自治系統(tǒng)將本地的路由策略全都公布出來，判斷路由是否會在全局收斂仍然是一個NP-C問題或者NP-H問題。NetworkManagement-FaultManagement故障管理一ConfigurationManagement配置管理一SecurityManagement安全管理一PerformaneeManagement性能管理一AccountingManagement賬戶管理LabelDistributionProtocol(LDP)-PurposeLDP利用路由轉(zhuǎn)發(fā)表建立LSP。LDP通過逐跳方式建立LSP時，利用沿途各LSR路由轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息來確定下一跳，而路由轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息一般是通過IGP、BGP等路由協(xié)議收集的。LDP并不直接和各種路由協(xié)議關(guān)聯(lián)，只是間接使用路由信息。通過已有協(xié)議的擴展支持MPLS標(biāo)簽分發(fā)。雖然LDP是專門用來實現(xiàn)標(biāo)簽分發(fā)的協(xié)議，但LDP并不是唯一的標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議。通過對BGP、RSVP(ResourceReservationProtocol)等已有協(xié)議進(jìn)行擴展，也可以支持MPLS標(biāo)簽的分發(fā)。通過某些路由協(xié)議的擴展支持MPLS應(yīng)用。在MPLS的應(yīng)用中，也可能需要對某些路由協(xié)議進(jìn)行擴展。例如，基于MPLS的VPN應(yīng)用需要對BGP進(jìn)行擴展，使BGP能夠傳播VPN的路由信息；基于MPLS的流量工程TE(TrafficEngineering)需要對OSPF或IS-IS協(xié)議進(jìn)行擴展，以攜帶鏈路狀態(tài)信息。標(biāo)簽交換路由器LSR(LabelSwitchingRouter)是MPLS網(wǎng)絡(luò)中的基本元素，所有LSR都支持MPLS協(xié)議。LSR由兩部分組成：控制單元和轉(zhuǎn)發(fā)單元?？刂茊卧?fù)責(zé)標(biāo)簽的分配、路由的選擇、標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表的建立、標(biāo)簽交換路徑的建立、拆除等工作；轉(zhuǎn)發(fā)單元則依據(jù)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表對收到的分組進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。ERLSP-AdvantagesOperatorhasroutingflexibility(policy-based,QoS-based)運行商在路由時更具靈活性(可以是基于策略的或者是基于QoS)Canuseroutesotherthanshortestpath可以使用最短路徑以外的路由CancomputeroutesbasedonconstraintsinexactlythesamemannerasATMbasedondistributedtopologydatabase.(trafficengineering)與ATM基于分布式拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫計算路由相似，ERLSP可以計算基于約束的路由。(流量工程)IGMPHostQueriesAnExamplePIM-SMSharedTreeJoinProblemFormulationsAnundirectedcompletegraphG=(V,E);adegreebounddmax(v),vgV;anedgecostc(e),e&EandadiameterboundB.一Findaminimumdiametertree,s.t.dT(v)<dmax(v)一FindTwithdia(T)<B,dT(v)<dmax(v)andmaximizeminvr(v)r(v)istheresidualbandwidthofavertex.Thenodewiththesmallestresidualbandwidthislikelytobethebottleneck.具有最小的剩余帶寬的節(jié)點很可能是瓶頸。-BothproblemsareNP-hard.這兩個問題是NP-難問題。DynamicSourceRouting(DSR)[Johnson96]動態(tài)路由WhennodeSwantstosendapackettonodeD,butdoesnotknowaroutetoD,nodeSinitiatesaroutediscovery當(dāng)節(jié)點S要發(fā)送數(shù)據(jù)包到節(jié)點D,但不知道到D的路線，節(jié)點S啟動一個路由發(fā)現(xiàn)SourcenodeSfloodsRouteRequest(RREQ)源節(jié)點S的洪災(zāi)路由請求(RREQ消息)EachnodeappendsownidentifierwhenforwardingRREQ每個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)RREQ時，附加自己的標(biāo)識DSROptimization:RouteCaching路由優(yōu)化：路由緩存Eachnodecachesanewrouteitlearnsbyanymeans每個節(jié)點緩存一條通過任何方式學(xué)習(xí)到的路徑WhennodeSfindsroute[S,E,F,J,D]tonodeD,nodeSalsolearnsroute[S,E,F]tonodeF當(dāng)節(jié)點S找到路徑[S,E,F,J,D到節(jié)點D，節(jié)點S還學(xué)到路徑[