2895.E游程編碼的設(shè)計及性能研究 中文翻譯

1、internet概述與管理internet 通信目前已經(jīng)成為人們生活中的一個基本部分。world wide web 可以把諸如氣象條件，農(nóng)作物生產(chǎn)，股票價格和飛機航班等如此多樣化的信息包含在內(nèi)。各種組織建立了電子郵件列表，以便于分享他們共同感興趣的信息。專業(yè)同行們通過電子方式交換業(yè)務(wù)往來的信件，親友間也通過這種方式互致個人的問候。遺憾的是，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是為具體目的設(shè)計的。沒得企業(yè)會選擇合適具體通信需要和預算的硬件技術(shù)，而且沒有哪一種網(wǎng)絡(luò)能滿足所有用途，所以在一種單一的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上不可能建立一種通用網(wǎng)絡(luò)。一些組織需要用高速網(wǎng)絡(luò)連接單獨建筑物中的計算機，滿足這種需要的低費用技術(shù)卻無法擴展到很遠

2、的距離，而其他組織則采用低速網(wǎng)絡(luò)來連接相距很遠的機器。在過去的20年里，一項新的技術(shù)已經(jīng)取得進展，它把許多不同的物理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，并使它們成為一個協(xié)調(diào)的整體。這種技術(shù)成為網(wǎng)際互聯(lián)，它提供了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法，并提供了使之互操作的一組通信約定，因此可容納多種不同的硬件技術(shù)。internet技術(shù)隱藏了許多網(wǎng)絡(luò)硬件的細節(jié)，允許計算機獨立于它們的物理網(wǎng)絡(luò)連接來進行通信。為了對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技術(shù)進行評價，我們來看看它對商業(yè)的影響。除了辦公室環(huán)境中雇員之間的高速通信之外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還能夠為公司的生產(chǎn)部門，銷售和市場部門以及客戶之間提供立即反饋。其結(jié)果是，公司的計劃，實施，評估，重組速度都得到了提高，其變化非常引

3、人注目。全球的其他組織也在不斷連接到internet上。但是，最顯著的變化不是產(chǎn)生于增加的網(wǎng)絡(luò)連接，而產(chǎn)生于增加的網(wǎng)絡(luò)通信量。當新用戶連接到internet 并出現(xiàn)新的應用程序時，通信量的模式發(fā)生了變化。當物理學家，化學家和生物學家時候internet時，他們交換在實驗中得到的數(shù)據(jù)文件，這種文件與電子郵件的報文相比實在是太大了。隨著internet逐漸流行，用戶也開始使用world wide web之類的服務(wù)來瀏覽信息，通信域規(guī)模也隨之增加。為了適應通信量的增加，nsfnet主干網(wǎng)已經(jīng)擴容了三次，目前的容量大約是最初的840倍。從1995年起，稱為internet服務(wù)提供商的各公司分別建立了自

4、己的主干網(wǎng)，其中許多網(wǎng)絡(luò)的容量比政府資助的主干網(wǎng)容量大的多。目前，很難語言合適會不再需要更大的容量。網(wǎng)絡(luò)化需求的增長是可以預見到的。多年來，計算機工業(yè)一直要求增加處理能力和更大的數(shù)據(jù)存儲器。用戶剛剛開始知道使用網(wǎng)絡(luò)，我們可以預見將來通信需求會持續(xù)增加。因此，需要更高容量的通信技術(shù)適應這種增長。例如，不久以后tcp/ip技術(shù)將用于電話和視頻服務(wù)以及數(shù)據(jù)服務(wù)，這樣，就需要更高容量的通信技術(shù)來適應這種需求的增長。internet的性質(zhì)通用服務(wù)的觀念很重要，但僅僅它自己并不能概括我們對統(tǒng)一互聯(lián)網(wǎng)的想法，因為通用服務(wù)可以有多種實現(xiàn)。在我們的設(shè)計中，要對用戶隱藏底層互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。也就是說，我們不要求用戶或

5、應用程序理解使用互聯(lián)網(wǎng)的硬件連接細節(jié)，也不要求影星規(guī)定一種網(wǎng)絡(luò)拓撲。特別是當在互聯(lián)網(wǎng)中添加新網(wǎng)絡(luò)時，既不意味著要連到一個中心的交換節(jié)點上，也不意味著要在新網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有的所有網(wǎng)絡(luò)之間都建立直接的物理連接。我們要能夠在中間網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)，即使它們沒有連接到源機器或目的機器上。我們要使互聯(lián)網(wǎng)上所有機器共享一個機器標識符的通用集合。統(tǒng)一的互聯(lián)網(wǎng)觀念還包括：用戶接口中的網(wǎng)絡(luò)無關(guān)性。也就是說，我們需要一系列操作，用于建立通信或傳輸數(shù)據(jù)，以保持與底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和目的機器的無關(guān)性。當用戶創(chuàng)建或使用通信應用程序時，應該不需要了解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的拓撲結(jié)構(gòu)。internet結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)看到計算機如何連到每個網(wǎng)絡(luò)上。問題是：“

6、多個網(wǎng)絡(luò)如何互聯(lián)形成一個互聯(lián)網(wǎng)？”答案分兩個部分。從物理上講，兩個網(wǎng)絡(luò)智能通過與它們都相連的一臺計算機連在一起。但是，物理連接并不提供我們所想的互連，因為這種連接不保證這臺計算機和其他要通信的計算機之間能夠相互協(xié)作。為了有一個可行的互聯(lián)網(wǎng)，我們需要一個能夠把分組從一個網(wǎng)絡(luò)傳遞到另一個網(wǎng)絡(luò)的計算機。連接兩個網(wǎng)絡(luò)并在它們之間傳遞分組的計算機稱為互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或互聯(lián)網(wǎng)路由器。從用戶的觀點來看，internet 是用它所基于的網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行有用的通信任務(wù)的應用程序集。我們用術(shù)語“互操作行”來表示不同計算系統(tǒng)協(xié)作解決問題的能力。internet應用程序表現(xiàn)出很高的互操作性。許多訪問internet的用戶僅僅是運

7、行了應用程序，而并不了解所訪問的計算機的類型，tcp/ip技術(shù)，底層互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，甚至不了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康牡恼镜穆窂?。他們依靠應用程序及底層的網(wǎng)絡(luò)軟件來處理這些細節(jié)。只有編寫網(wǎng)絡(luò)應用程序員才需要把互聯(lián)網(wǎng)看作網(wǎng)絡(luò)并了解它的某些技術(shù)。最為流行及廣泛傳播的internet應用服務(wù)包括：l word wide web。web 容許用戶查看包含文本和圖形的文檔，并沿著超鏈接從一個文檔轉(zhuǎn)到另一個文檔。在1994年到1995年，web逐漸成長為internet上最大的通信量來源，并繼續(xù)占據(jù)統(tǒng)治地位。一些服務(wù)提供商估計，web現(xiàn)在占用了他們80%的internet通信量。l 電子郵件。電子郵件容許用戶編寫函件并

8、發(fā)送一個副本給其他個人和組織。郵件應用程序的另一個部分容許用戶閱讀他們接收到的函件?，F(xiàn)在電子郵件容許在由任意文件組成的郵件里包含“附件”。電子郵件發(fā)展的非常成功，許多internet用戶依靠它進行大多數(shù)的通信聯(lián)絡(luò)。internet電子郵件之所以流行的一個原因是：協(xié)議使得交付十分可靠。發(fā)送端服務(wù)器上的郵件系統(tǒng)與接收端加usnjishang郵件系統(tǒng)會直接進行聯(lián)系，而且協(xié)議還指定直到接收者永久存儲位置成功放置了一個副本，發(fā)送者才能刪除郵件。l 文件傳輸。文件傳輸應用程序容許用戶發(fā)送或接收數(shù)據(jù)文件，這是internet上的一種最古老但又最常用的應用程序。盡管小型文件現(xiàn)在可以作為附件附加到電子郵件上，但

9、仍需要文件傳輸服務(wù)來處理任意的大型文件。這種系統(tǒng)提供了檢查授權(quán)用戶或者禁止任何訪問的方法。與郵件系統(tǒng)類似，tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)上的文件傳輸是可靠的，因為所涉及的兩臺機器直接進行通信，不依靠任何中間機器沿路經(jīng)進行文件的多次復制。l 遠程登錄。遠程登錄容許用戶坐在計算機面前，把自己的機器連接到遠端機器，并建立一個與之交互的登錄會話。遠程登錄能夠在用戶屏幕上顯示一個窗口，通過把用戶鍵盤上的每次擊鍵直接發(fā)送到遠端機器上，并把遠端機器上的每個字符輸出顯示在用戶的窗口上，以達到看上去與遠端機器直接相連的效果。當遠程登錄會話終止時，應用程序把用戶返回到本地系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)層internet服務(wù)與僅僅執(zhí)行電子郵件之類

10、的應用程序的用戶相比，使用tcp/ip協(xié)議創(chuàng)建應用程序的程序員對互聯(lián)網(wǎng)有著完全不同的觀點。在網(wǎng)絡(luò)層，互聯(lián)網(wǎng)提供所有應用程序都要使用的兩種類型的服務(wù)。盡管目前理解這些服務(wù)的細節(jié)并不重要，但是所有tcp/ip概述中，都不能忽略它們：l 無連接分組交付服務(wù)。我們將在文中詳細地解釋這種服務(wù)，它形成了所有其他互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的基礎(chǔ)。無連接交付抽象地表示大多數(shù)分組交換網(wǎng)絡(luò)都能提供的一種服務(wù)。簡單的講，指的是tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)按照報文上攜帶的地址信息把短報文從一臺機器傳到另一臺機器上。因為無連接服務(wù)單獨傳遞每個分組，所以不能保證可靠，有序的傳輸。而且，由于無服務(wù)連接通常直接映射到底層的硬件上，所以非常有效。更重要

11、的是，有了無連接分組交換作為所有互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的基礎(chǔ)，使得tcp/ip協(xié)議可以適應多種網(wǎng)絡(luò)硬件。l 可靠的數(shù)據(jù)流傳輸服務(wù)。大多數(shù)應用程序要求得到比分組交換更多的服務(wù)，因為它們要求通信軟件能從傳輸錯誤，分組丟失或發(fā)送者與接收者之間路徑是那個的交換機的故障中自動恢復過來?？煽康膫鬏敺?wù)處理了這些問題。它容許臺計算機上的應用程序與另一臺計算機上的應用程序之間建立一個“連接”，然后通過該連接發(fā)送大量數(shù)據(jù)，就好象這是一個永久的直接硬件連接。當然，在底層，通信協(xié)議把數(shù)據(jù)流分成一個個小報文來發(fā)送它們，一次一個，同時等待接收者發(fā)送確認接收的信息。許多網(wǎng)站都提供了上面所描述的基本服務(wù)，所以人們可能奇怪tcp/ip與

12、其他網(wǎng)絡(luò)相比究竟有什么區(qū)別。最主要的顯著特征是：l 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獨立行。盡管tcp/ip基于傳統(tǒng)的分組交換技術(shù)，但它獨立于任何廠家的硬件。internet包括許多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，范圍包括從設(shè)計用于在單個建筑物內(nèi)進行操作的網(wǎng)絡(luò)到設(shè)計用于跨越很遠距離的網(wǎng)絡(luò)。tcp/ip協(xié)議定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯卧?，稱為數(shù)據(jù)報，并指定了如何在特定的網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)報。l 通用連接。tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)容許連接到它的任何一對計算機進行通信，每臺計算機都被分配了一個互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)普遍可識別的地址。每個數(shù)據(jù)報都帶有源地址和目的地址。中間的交換計算機使用目的地址選擇路由。l 端到端確認。tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議提供的是最初的源站和最終目的站之間的確

13、認，而不是路徑上相繼網(wǎng)點之間的確認，即使源主機和目的主機并沒有連接到同一個物理網(wǎng)絡(luò)上。l 應用協(xié)議標準。除了基本的傳輸層服務(wù)以外，tcp/ip協(xié)議也包含了用于普通應用程序的標準，這些程序包括電子郵件，文件傳輸和遠程登錄。因此，當設(shè)計使用tcp/ip的應用程序時，程序員常常會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的軟件已經(jīng)提供了他們所需的通信服務(wù)。除了提供網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)的協(xié)議和使用這些服務(wù)的應用程序外，互聯(lián)網(wǎng)需要一些軟件，一容許管理員能夠調(diào)試問題，控制選路和找到違反協(xié)議標準的計算機。我們將這種活動稱為互聯(lián)網(wǎng)管理。管理協(xié)議的分層起初，許多廣域網(wǎng)將管理協(xié)議作為其鏈路層協(xié)議的一部分。如果一個分組交換開始出錯，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可能指示相鄰

14、分組交換及發(fā)送一個特殊控制分組。控制分組使接收者暫停正常的運行，并響應來自管理系統(tǒng)的命令。管理系統(tǒng)可能詢問分組交換機，以便確定問題，檢查或更改路由，測試某個通信接口或重啟動交換機。一旦管理系統(tǒng)修復了故障，就可指示交換機恢復正常運行。由于管理工具是最低層協(xié)議的一部分，因而即使高層協(xié)議出錯，管理系統(tǒng)也能控制交換機。tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)與同構(gòu)的廣域網(wǎng)不同，它的鏈路層協(xié)議不是單一的?；ヂ?lián)網(wǎng)由通過ip路由器互聯(lián)的多個物理網(wǎng)組成，因此，互聯(lián)網(wǎng)管理不同于網(wǎng)絡(luò)管理。第一，單個管理系統(tǒng)能控制異構(gòu)設(shè)備，包括ip路由器，網(wǎng)橋，調(diào)制解調(diào)器，工作站和打印機。第二，被控實體可能不共享公共鏈路層協(xié)議。第三，管理系統(tǒng)控制的機器

15、集合可能位于互聯(lián)網(wǎng)上的任意地點。特別重要的是，管理系統(tǒng)肯呢個需要控制與管理系統(tǒng)的機器不再同一物理網(wǎng)上的一臺或多臺機器。因此，除非管理軟件使用在互聯(lián)網(wǎng)上提供端到端連接協(xié)議，否則管理系統(tǒng)不可能與被控制的機器通信。結(jié)果，使用tcp/ip的互聯(lián)網(wǎng)管理協(xié)議是在運輸層之上工作的： 在tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)中，管理系統(tǒng)需要檢查和控制路由器以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因為這樣的設(shè)備連接任意網(wǎng)絡(luò)，所以用于互聯(lián)網(wǎng)管理的協(xié)議在應用層工作，并且使用tcp/ip傳輸協(xié)議進行通信。將互聯(lián)網(wǎng)管理軟件設(shè)計在應用層工作有幾個優(yōu)點。由于協(xié)議可設(shè)計成與底層網(wǎng)絡(luò)硬件無關(guān)，因此一組協(xié)議可用于所有的網(wǎng)絡(luò)。由于協(xié)議可設(shè)計成與被管理機器硬件無關(guān)，所以同一

16、協(xié)議可用于所有被管理設(shè)備。從管理系統(tǒng)的觀點看，使用單獨一組管理協(xié)議意味著一致性；所有路由器響應完全相同的一組命令。此外，由于管理軟件使用ip進行通信，管理系統(tǒng)不必直接連到每個物理網(wǎng)絡(luò)或路由器就可在整個tcp/ip互聯(lián)網(wǎng)上控制路由器。當然，在應用層構(gòu)造管理軟件也有缺點。除非操作系統(tǒng)，ip軟件和傳輸協(xié)議等都正常運行，否則管理系統(tǒng)不能聯(lián)絡(luò)上路由器。例如，如果路由器的選路表被破壞，就不可能糾正選路表或從遠程網(wǎng)點重啟機器。如果路由器上的操作系統(tǒng)崩潰，就不肯呢個使用實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)管理協(xié)議的應用程序，即使路由器仍能處理硬件中斷和路由分組也是如此。協(xié)議的結(jié)構(gòu)tcp/ip網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議把管理問題分為兩部分，并為每個部

17、分定義單獨的標準。第一部分有關(guān)信息的通信。協(xié)議指定在管理系統(tǒng)主機上運行的客戶軟件如何與代理通信。協(xié)議定義客戶與服務(wù)器交換報文的格式和含義以及名字與地址的形式。第二部分有關(guān)正在被管理的數(shù)據(jù)，協(xié)議指定管理的設(shè)備必須保存的數(shù)據(jù)項和每個數(shù)據(jù)的名稱以及用于表示名稱的語法。標準網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理的tcp/ip標準是簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。改協(xié)議已經(jīng)發(fā)展了二代，現(xiàn)在的版本是snmpv3,以前的版本是snmpv1 和snmpv2。其中的變化很小，3個版本都使用同樣的常規(guī)結(jié)構(gòu)，許多特性都是向后兼容的。除了制定如報文格式這樣的細節(jié)以及對傳輸協(xié)議的使用以外，snmp標準還定義操作以及每個集的含義。標準中的飯方法是最低限

18、度的，幾個支持就能提供所有的功能。信息管理的標準被管理的設(shè)備必須百村管理系統(tǒng)可訪問的控制和狀態(tài)信息。例如，路由器保存有關(guān)其網(wǎng)絡(luò)接口狀態(tài)，傳來和發(fā)出的分組通信量，丟失的數(shù)據(jù)報以及產(chǎn)生的差錯報文的統(tǒng)計信息；調(diào)制解調(diào)器保存有關(guān)發(fā)送和接收的字符數(shù)目，波特率和接收的通話的統(tǒng)計信息。雖然snmpv3容許管理系統(tǒng)訪問這些統(tǒng)計信息，但它并沒有指明究竟可以訪問那些設(shè)備上的哪些數(shù)據(jù)。寧一個標準則指定了每種設(shè)備的細節(jié)，改標準就是管理信息庫，它定義被管理的設(shè)備必須保存的數(shù)據(jù)項，容許對每個數(shù)據(jù)項進行的操作及其含義。例如，用于ip的mib軟件必須保存到達每個網(wǎng)絡(luò)接口的八位組總數(shù)，并規(guī)定網(wǎng)絡(luò)管理軟件只能讀取該值。用于tcp

19、/ip的mib將管理信息劃分為許多類。由于用于指明數(shù)據(jù)項的標識符包含一個類別的代碼，因此類別的選擇是很重要的。使mib的定義與網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議無關(guān)，這對于廠商和用戶都有利。廠商可以在產(chǎn)品中包含snmpd代理軟件，并保證在定義新的mib項目后該軟件仍遵守標準。顧客可使用同一個網(wǎng)絡(luò)管理客戶軟件來管理具有不同版本的mib的多個設(shè)備。當然沒有新的mib項目設(shè)備不能提供這些項目的信息。但是，由于所有被管理的設(shè)備使用同一種語言進行通信，所以它們都能分析一個查詢，并能提供請求的信息或發(fā)送差錯報文，解釋它們沒有請求的項目。簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議指明了管理系統(tǒng)調(diào)用的網(wǎng)絡(luò)管理客戶程序與主機或路由器上執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)管

20、理服務(wù)器程序之間的通信。除了定義交換報文的格式以及這些報文中名字和值的表示以外，網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議也定義被管理路由器的管理關(guān)系。也就是說，他們提供了管理系統(tǒng)的授權(quán)管理。 用戶可能期望網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議含有大量命令。例如一些早期協(xié)議支持的命令容許用戶管理系統(tǒng)重新啟動系統(tǒng)，增加或刪除路由，禁用或啟用某個網(wǎng)絡(luò)接口以及去掉高速緩存中的地址綁定。圍繞命令構(gòu)造管理協(xié)議的主要缺點是它所導致的復雜性。協(xié)議需要對數(shù)據(jù)項上的每個操作都有一個單獨的命令。例如，刪除選路表項目的命令不同于禁用接口命令。因此，必須更改協(xié)議，以適應新的數(shù)據(jù)項。 snmp采用另一種有趣的網(wǎng)絡(luò)管理方法。snmp所有的操作可用“取-存”模式表示，而沒有定義

21、大量的操作。從概念上講，snmp只含有兩個命令，容許管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)項讀取值，或把值存儲到數(shù)據(jù)項中。所有其他操作被定義為這兩個操作所產(chǎn)生的副作用。例如，雖然snmp沒有一個明確的重啟動操作，但可通過說明一個數(shù)據(jù)項，給出到下一次重啟動前的時間，并且管理系統(tǒng)可以為該數(shù)據(jù)項指定值，從而定義與重啟動等價的操作。使用“取-存”模式的主要優(yōu)點是穩(wěn)定性，簡單性和靈活性。snmp尤其穩(wěn)定，這是因為即使為mib增加新的數(shù)據(jù)項和為它定義新的操作，snmp的定義仍然未變。snmp還易于實現(xiàn)，理解和調(diào)試，因為它避免了每個命令都沒有特殊情況的復雜性。最后，snmp尤其靈活，因為它可適應框架中任意的命令。當然，從管理系統(tǒng)的觀點看，snmp仍是隱藏的，網(wǎng)絡(luò)管理軟件的用戶接口可用若干條必要的命令表示誠摯。因此，管理系統(tǒng)使用snmp的方式與使用其他網(wǎng)管協(xié)議的方式之間幾乎沒有差異。實際上，廠商已經(jīng)開始出售提供圖形用戶的網(wǎng)絡(luò)管理軟件。這種軟件顯示網(wǎng)絡(luò)連通圖，并使用點取方式的接口。get-request和set-request操作提供基本的