通信網(wǎng)理論基礎(chǔ)nettheory02課件

1、2.1 定址、尋址及多址2.2 信息封裝與分組化2.3 端到端斷言2.4 業(yè)務(wù)承載質(zhì)量2.5 網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)用第二章 通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與承載 牛牛文庫文檔分享郵政地址和郵政編碼南京市廣東路38號456信箱，210003Campus Box 456, 38, Guangdong Rd, Nanjing 210003, PR CHINA電話號碼86-25-8349-2617IPv4地址、MAC地址2010-78-D2-98-28-5EURL/URIwangwn對象類名地址類型 牛牛文庫文檔分享Namespaces cited by wikipedia 牛牛文庫文檔分享IPv4使用32位（4字節(jié)）地址，因此地

2、址空間中只有4,294,967,296（232）個地址。私有網(wǎng)絡(luò)（約18百萬個地址）和多播地址（約270百萬個地址），所以全球可分配40億個地址。IPv4地址空間/micro-reading/fortune/2013-06-18/content_9339744.html 牛牛文庫文檔分享CIDR分配RangeDescriptionReference/8Current network (only valid as source address)RFC 5735/8Private networkRFC 1918/10Shared Address SpaceRFC 6598/8LoopbackRFC

3、 5735/16Link-localRFC 3927/12Private networkRFC 1918/24IETF Protocol AssignmentsRFC 5735/24TEST-NET-1, documentation and examplesRFC 5735/24IPv6 to IPv4 relayRFC 3068/16Private networkRFC 1918/15Network benchmark testsRFC 2544/24TEST-NET-2, documentation and examplesRFC 5737/24TEST-NET-3, documentat

4、ion and examplesRFC 5737/4IP multicast (former Class D network)RFC 5771/4Reserved (former Class E network)RFC 170055BroadcastRFC 919 牛牛文庫文檔分享單播單一地址標識出單一目標節(jié)點多播單一源發(fā)出的分組送到到一組目標節(jié)點廣播單一消息發(fā)送到所有接受節(jié)點尋址類型 牛牛文庫文檔分享CIDR尋址IP Address : IP Mask: 0000110000000100000000000000000011111111111111100000000000000000Addre

5、ss Maskfor hosts Network Prefix Written as /15 牛牛文庫文檔分享8Longest Prefix MatchIP路由器查找轉(zhuǎn)發(fā)表或路由表IP前綴與出口之間的映射關(guān)系適用于單播路由分組只有一個目標地址路由器查表，得到匹配項最長前綴的表項及出口關(guān)鍵問題: 快速查找/8/17/21/23/247目標地址轉(zhuǎn)發(fā)表Serial0/0.1出口鏈路 牛牛文庫文檔分享最簡算法性能最差每次轉(zhuǎn)發(fā)需遍歷所有表項以便查到匹配項涉及前綴掩碼長短的處理保留所有匹配項，以便比較出LPM處理開銷正比于轉(zhuǎn)發(fā)表的大小當(dāng)前狀況下，表項數(shù)約為150,000-200,000!而路由器數(shù)納秒收到

6、一個分組即，未查到出口，新分組已到達線速轉(zhuǎn)發(fā)需要高性能算法硬加速 牛牛文庫文檔分享Patricia Tree前綴按樹結(jié)構(gòu)存儲一位比特對應(yīng)一級樹節(jié)點中間節(jié)點可對應(yīng)到有效前綴即，中間節(jié)點可保存下一跳接口信息處理分組時接目標地址遍歷樹達到LPM時停止查找0100101110010100*0*11*32層 牛牛文庫文檔分享SDMA(空分多址)POTS的用戶環(huán)路FDMA (頻分多址)xDSL的DMTTDMA (固定時分多址)E1/T1等TDMCDMA (碼分多址)3G的二個標準RMA (隨機多址)AlohaCSMA(載波偵聽多址)With CD(沖突檢測)With CA(沖突避免)多址（接入）類型Pro

7、b.局所分布Prob. 沖突控制 牛牛文庫文檔分享POTS用戶環(huán)路示例 牛牛文庫文檔分享局所規(guī)劃的經(jīng)驗方法 牛牛文庫文檔分享RMA : AlohaABCABABCase1:Case2:tt 牛牛文庫文檔分享Aloha最大吞吐性能ABABG = lambda TTf(0) = exp(-G)S = f(0) f(1) = G exp(-2G)f(1) = G exp(-G)dS/dG = exp(-2G) 2Gexp(-2G) = 0Gmax = 1/2所以, Smax = 1/2e = 18.4% 牛牛文庫文檔分享CSMAABBCSNo CS等待時長64B51.2usSmax 37%專利圖 牛

8、牛文庫文檔分享2.1 定址、尋址及多址2.2 信息封裝與分組化2.3 端到端斷言2.4 業(yè)務(wù)承載質(zhì)量2.5 網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)用第二章 通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與承載 牛牛文庫文檔分享TDM封裝和STDM封裝Prob.2 幀長Ex for ATM1)64B by USA2)32B by FRA3)48(+5)Prob.1 同步T1: 1544 kb/sE1: 2048 kb/s 牛牛文庫文檔分享2.1 定址、尋址及多址2.2 信息封裝與分組化2.3 端到端斷言2.4 業(yè)務(wù)承載質(zhì)量2.5 網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)用第二章 通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與承載 牛牛文庫文檔分享端到端傳送功能的分布AEFCDB23641113路由選擇：離不開中間節(jié)點差錯

9、控制：可以放在中間節(jié)點安全控制：不宜放在中間節(jié)點Saltzer, J. H., D. P. Reed, and D. D. Clark. End-to-End Arguments in System Design. ACM Transactions on Computer Systems. 1984, 2(4):277-288.被引用2345次，201402；2011IF：1.793對比 The scientific approach to cancer control. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 1984, 34(6): 328-332. 被引

10、用78次，2012IF：101.78 牛牛文庫文檔分享P2P差錯控制AFC21p: 正確概率，1- p: 出錯概率 = p + 2(1-p)p + 3(1-p)2p = 1/pp(1-p)p 如何得到 牛牛文庫文檔分享等比數(shù)列計算 I(x) = 1 + x + x2 xI(x) = 1 + x + x2 - 1(1-x)I(x) = 1 I(x) = 1/(1-x) I(x) = 1/(1-x)2 = 1 + 2x + 3x2 = p + 2(1-p)p + 3(1-p)2p = pI(1-p) = p1/1-(1-p)2 = 1/p 牛牛文庫文檔分享E2E差錯控制AFCtt傳輸延時 = 2t

11、 = 2t/p二段鏈路E2Eq = p2 : 正確概率，1 - q = 1- p2:出錯概率 = 2t/p2 2t/p , 對于所有p 1k段鏈路E2Eq = pk : 正確概率 牛牛文庫文檔分享考慮重傳請求的P2PAFC = tp + (2+1)t(1-p)p + (4+1)t(1-p)2p = tp + t(1-p)p + t(1-p)2p + 2t(1-p)p + 2(1-p)2p = tpI (1-p) + 2t(1-p)pI (1-p) = t + 2t(1-p)/p =t(2-p)/pp(1-p)p I(x) = 1 + x + x2 xI(x) = 1 + x + x2 - 1(

12、1-x)I(x) = 1 I(x) = 1/(1-x) I(x) = 1/(1-x)2 = 1 + 2x + 3x2 牛牛文庫文檔分享考慮重傳請求的E2EAFCp(1-p)p = 2t(2-p)/p = 2t(2-p2)/p2 - = 2t(2-p2) - (2p-p2)/p2 = 4t (1-p)/p2 0 牛牛文庫文檔分享重傳控制處理時間AFC = k(t0 + th)(2-p)/p = (k t0 + th)(2-pk)/pk p(1-p)p - (k-1)2kt0 (1-p)-th)t = t0 + tht = k t0 + th跳數(shù)：k1 - p RTT(1-p) 牛牛文庫文檔分享重

13、傳控制的適用范圍AFCt = t0 + tht = k t0 + th跳數(shù)：kc = 300,000 km/s= d 100 ms for HRP27,500 km 100 ms (HRP)27,500 m 100 us (LAN)27.5 m 100 ns (HAN)2.75 cm 100 ps (IC)384,400 km 1.28s(地月)th RTT(1-p)E2E適用條件：th 200 us, HRP 200 ns, LAN 2.56 ms, 地月1-p10-3 牛牛文庫文檔分享重傳業(yè)務(wù)量返回AFC = s0 + s0(1-p) + s0(1-p)2 + = s0 /p = s0 /

14、p2p(1-p) 跳數(shù)：2p2分組數(shù)：SP2P分組數(shù)：SP2P分組數(shù)：s0 牛牛文庫文檔分享重傳的業(yè)務(wù)量強度AFC = s0 + s0(1-p) + s0(1-p)2 + = s0 /p = s0 /p2p(1-p) 跳數(shù)：2p2分組數(shù)：SP2P分組數(shù)：SE2E分組數(shù)：s0 = 2t/p = 2t/p2 = 2t(2-p)/p = 2t(2-p2)/p2 牛牛文庫文檔分享路由選擇，安排在中間節(jié)點，形成IP鏈路控制，安排在所有節(jié)點，形成網(wǎng)絡(luò)接口傳輸控制，安排在終端節(jié)點，形成TCP應(yīng)用接口，當(dāng)然也在終端節(jié)點，形成應(yīng)用層協(xié)議E2E必然結(jié)果 牛牛文庫文檔分享E2E的難解問題Web BrowserWeb

15、 ServerHTTP/HTTPS 客戶端：對于服務(wù)器端HTML內(nèi)容 未發(fā)生更新的內(nèi)容緩存服務(wù)器端：對于客戶端經(jīng)常訪問的 內(nèi)容存在緩存 牛牛文庫文檔分享CDN解決方案其他類似問題：NAT、6to4、HIP/LSIP、Firewall在網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點部署應(yīng)用緩存功能，形成獨立的BOX 牛牛文庫文檔分享Classical Network ApplianceApproachBRASFirewallDPICDNTester/QoEmonitorWANAccelerationMessageRouterRadio/Fixed AccessNetwork NodesCarrierGrade NATSessio

16、n BorderControllerPE RouterSGSN/GGSNFragmented, purpose-built hardware.Physical install per appliance per site.Hardware development large barrier to entry for new vendors, constraining innovation & competition.Network Functions Virtualisation ApproachHigh volume Ethernet switchesHigh volume standard

17、 serversHigh volume standard storageOrchestrated,automatic & remote install.Competitive & Innovative Open EcosystemIndependentSoftware Vendors 牛牛文庫文檔分享2個CDN部署實例 牛牛文庫文檔分享2.1 定址、尋址及多址2.2 信息封裝與分組化2.3 端到端斷言2.4 業(yè)務(wù)承載質(zhì)量2.5 網(wǎng)絡(luò)資源復(fù)用第二章 通信網(wǎng)業(yè)務(wù)與承載 牛牛文庫文檔分享時間透明的保障AEFCDB23641113傳波時間：受制于跳數(shù)和單跳路徑長度處理時間：受制于跳數(shù)和單跳處理能力排隊

18、時間：受制于數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)量強度 牛牛文庫文檔分享排隊時間和上溢AFCpN1211-pq(n)：緩沖區(qū)有n個分組的概率w(n)：第n個分組等待發(fā)送的時間q(N)：新到分組被丟棄的概率需要E2E控制 牛牛文庫文檔分享優(yōu)先排隊AEFCDB23641113HPQLPQ調(diào)度分類EAC 牛牛文庫文檔分享優(yōu)先排隊調(diào)度HPQLPQ調(diào)度分類EATCCACRSVP， Resource Reservation ProtocolRSVP-TE， RSVP-Traffic Engineering 牛牛文庫文檔分享有質(zhì)量保障的路由AEFCDB236411131）計算最短路由；2）存在不能保證質(zhì)量的鏈路刪除，否則結(jié)束；3）如果全部鏈路刪除完結(jié)束，否則執(zhí)行1）。顯然