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时间:2019-06-14
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1、DARPA互联网协议设计理念2012-7-4引言背景1973年,美国国防高等研究计划署(DARPA)第一次提出了互联网协议簇TCP/IP,时至今日,它已经在军事和商业系统中得到了广泛应用;问题尽管已经存在很多描述TCP/IP协议簇的论文和规范,但是只从这些协议和规范很难推想出,为什么协议簇是它现在存在的这个样子。介绍演化中的协议从最初的提议到目前的标准,经历了比较大的变化无连接服务的思想TCP和IP的分层结构互联网结构仍在发展当中有时新的扩展会挑战传统的法则了解协议历史的必要性影响了其他协议簇,如ISO无连接传输模式构
2、型的协议在任何情况下,当前的设计扩展都是在历史的设计背景下提出的互联网架构的首要目标开发一个有效的技术,对现有的互相连通的网络进行多路复用,包括三个方面的内容:将所有网络连通提供更大的服务一个想法是将现有网络进行连通另一个想法是设计一个统一标准的系统,可以包容不同的传输媒介多路复用技术一个是分组交换技术另一个是线路交换网络互连技术网关作为通信处理机次级目标互联网协议的有效性包含以下方面:在网络和网关出故障时,互联网通信必须能够继续进行;互联网必须支持多种类型的通讯服务;互联网结构必须能够适应各种网络结构;互联网结构必须
3、允许分布式的资源管理;互联网结构必须考虑成本效益;互联网结构必须允许主机连接,而且代价要小;互联网结构使用的资源必须是可解释的,有说明的;对于上面的列表,不同的排列顺序,代表不同特点的重要性,会产生一个完全不同的网络架构,从而应用于不同的环境中。次级目标1:面对故障时的存活能力存活能力是指,网络或网关出现闪断故障时,互联网能继续提供服务的能力;进一步来讲,即正在进行会话的状态信息必须被保护好,有两种方式:信息备份状态被保存在网络中间的分组交换节点,缺点:因为这种情况下备份本身的分散特性,用来确保备份健壮性的算法很难构造
4、;命运共享在网络的末端获取并收集状态信息,优点:可防护任何数目的中间媒介故障、比信息备份容易建造的多;缺点:网关中没有任何当前连接基本状态信息、主机被赋予太多的信任,易导致机器上得应用无法运行次级目标2:提供多种类型服务传输层应该支持多种服务类型多种服务类型:区别在于对网络速度、时延、可靠性的要求不同传统服务类型提供可靠的双向数据传递陆续出现一些TCP协议无法支持的服务:实时数字音频传输TCP/IP分层TCP提供可靠的顺序的数据流服务IP提供数据报服务,为其他服务提供底层支持对底层网络要求不要求底层网络支持多种服务,而
5、是在基本的数据报层之上,在主机和网关上通过算法实现多种服务但是一些底层网络对多种服务支持并不好次级目标3:支持多种底层网络因特网架构对底层网络要求很少要求:能传输包或数据报;数据包大小合理,至少100bytes;可靠性合理但并不要求绝对可靠;有合理的寻址机制不要求:可靠传输、有序传输、网络层广播和多播、报文优先级划分、对多种服务的支持、对传输失败、传输速度、时延的感知当需要基本服务以外的服务时选择1:底层网络直接支持选择2:每个主机的网络接口模拟这些服务次级目标:其他目标分布式管理现有因特网有几个不同的管理中心,管理区
6、域内部用私有路由算法,管理区域间可以交换路由表由资源使用策略制约的路由算法是互联网的一个难题,因此多管理域环境下的资源管理是个重要方向有效性报文头部典型的为40bytes,所以传输短数据时效率很低重传是端到端的,而不是在底层网络重传,从而影响效率。但如果错包率较小,可以接受次级目标:其他目标主机联网代价需要在这个主机上实现相关协议,但是随着人们经验的增多,这已经不再困难主机故障导致网络故障由于服务在每个主机实现,因此主机故障也会带来网络问题,从而影响网络可靠性网络健壮性命运共享主机故障导致网络问题资源可计数计数网络
7、包数量因为商业用途中会重视internet网络中的资源分析、监控和管理架构与实现因特网架构的目标:在传输层提供灵活的服务因特网服务实现的决定因素:软件和底层网络架构与实现实现是指在因特网架构下互联起来的网络、网关、主机的集合:服务在带宽方面数量级不同服务在延迟方面的数量级不同网关和路径上的冗余度不同架构与实现架构设计者面临的问题:如何辅助网络实现设计者设计特定类型的服务?协议模拟器能完成协议逻辑上的检查,却不能限制性能一些设计在逻辑上正确,但在性能上成数量级下降,导致设计失败原因:性能不达标主要因为协议所在的操作系统而
8、不是协议本身。架构与实现架构设计者面临的问题:如何辅助网络实现设计者设计特定类型的服务?另一种辅助工具是仿真器:考虑服务在特定实现、特定负载下的性能,但是不可能对所有情况进行仿真。架构与实现是否要将性能约束加入因特网架构中?因特网在传输层提供灵活的服务,不应限制性能不存在有效地描述性能的工具IP数据报因特网的基本结构特征是使用数据
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