数据通信网络设计的性价比ppt课件

1、INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGYINSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY数据通讯网络设计的性价比数据通讯网络设计的性价比张国强guoqiangict.ac2019-10-16INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY现状现状l阅历性l普通利用率超越35%思索晋级带宽，教育网70%晋级带宽，科技网60%晋级带宽l网络拥塞频繁出现l平均链路利用率低，但链路利用率分布严重不平衡INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGYISP的链路利用率统计INSTITUTE OF COMPUTING TECH

2、NOLOGY问题问题l从传输的角度，现有的网络设计能否合理？l传输容量l设计代价l可扩展性l目的l以较低的本钱实现高传输容量和高可扩展的网络INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY流量模型流量模型(1)l每个节点都可以产生、转发、接纳数据包l每个时间步，R个数据包注入网络l数据包具有随机的源和目的地址l每个路由器端口vi都被赋值带宽C(vi) ,表示在一个时间步最多能传输的数据包个数,也记为C(e)l拥塞发生在端口级l当新到达和产生的数据包个数超越C(vi)时，将被存储在端口的出口缓存队列中，以FIFO的方式在后面的时间步得到效力l每个数据包都按照特定的路由算法路由l

3、假设有多条途径，那么随机选一条INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY流量模型流量模型(2)l当网络报文产生率R较小时，每个报文都能得到及时处置。此时，网络报文产生率与递交率相等，网络处于自在态。l当R添加到一定程度时，网络报文产生率R将超越网络的递交才干，网络进入拥塞态。l从自在态到拥塞态存在一个相变点Rc。INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计目的网络设计目的(1)l网络传输才干l用Rc衡量INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计目的网络设计目的(2)l网络设计代价l经济本钱l l技术瓶颈l能否

4、用现有技术程度实现设计代价度量方法：在 固定的前提下，用 来表征一个网络的设计代价INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计目的网络设计目的(3)l可扩展性l现实的网络特征l大规模l演化l可扩展的网络设计对网络投资者和运营者具有长期的益处l度量方法l用Rc和Cmax随网络规模的增长趋势来衡量INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计目的网络设计目的(4)l端到端性能l经过平均传输途径长度衡量INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计选择网络设计选择(1)l拓扑构造l随机网络(ER)l小世界网络(WS

5、)l网格(Lattice)l环(Ring)lBAlPAlHOTINSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计选择网络设计选择(2)l路由算法(topology-based)l最短途径跳数路由lRIP, BGPl有效路由(Yan06)l最小化途径的节点度之和INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY网络设计选择网络设计选择(3)l带宽分配战略l均匀l与度成正比l与介数成正比l与有效介数成正比INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY问题问题1：Rc和和Cmax的可行范围的可行范围lCmax的取值范围1, MlRc的最小值

6、为0,最大值由如下定理给出：l定理：给定网络G，对任何一个网络设计方案，其Rc的上界是2M/LL是平均最短途径长度；这一上界当且仅当采用BC, SPR)时到达。INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY1证明2M/L为上界 网络每个时间步最多挪动2M个数据包到下一跳，而每个数据包平均需求挪动 步，意味着网络每个时间步平均最多消费 个数据包。根据Little律，有2证明2M/L为上确界，即(BC, SPR)是Rc=2M/L的充分条件当采用BC, SPR时，有INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY3BC, SPR)是Rc=2M/L的必要条件 Rc

7、=2M/L当且仅当a) ，阐明路由必需是最短途径路由b)网络平均每一步能平均挪动2M个数据包到下一跳 在SPR中，在自在态平均每个时间步到达端口vi的数据包个数平均为 当R=2M/L时，网络中平均的数据包个数为 为了每个时间步挪动2M个数据包，每个端口需求挪动 个数据包，正对应了BC的带宽分配战略INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY(a) BA(b) Regular networks1不同的网络能呈现不同的网络设计目的可行解空间2除了完全规那么的网络，最大Rc和最小Cmax无法同时到达，存在折中问题INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY

8、传输容量和设计代价的折中问题传输容量和设计代价的折中问题RcCmaxINSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY可扩展性可扩展性RcCmaxINSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY平均途径长度平均途径长度INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY真实路由器拓扑和路由协议真实路由器拓扑和路由协议真实ISP路由器级拓扑在不同带宽赋值战略和路由协议组合下的结果：1 实践ISP的路由器级拓扑与HOT模型类似2 OSPF的weight赋值战略更倾向于聚合流量INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY总结总结l

9、给出了更符合实践的网络流模型l提出了网络设计是一个多目的优化的过程l实际分析了网络设计方案的可行解空间l讨论了网络设计的性价比和可扩展性INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY与本报告相关文章与本报告相关文章lGuoqiang Zhang, “On cost-effective communication network designing, Europhysics Lettters (EPL), 89, 38003, 2019.lGuoqiang Zhang and Guoqing Zhang, “Communication network designing: t

10、ransmission capacity, cost and scalability, Science in China series F, accepted.lGuoqing Zhang, Shi Zhou, Di Wang, Gang Yan, and Guoqiang Zhang, “Enhancing network transmission capacity by efficiently allocating node capability, Physica A (2019) doi:10.1016/j.physa.2019.09.022.lGuoqing Zhang, Di Wan

11、g, and Guojie Li, “Enhancing the transmission efficiency by edge deletion in scale-free networks, Physical Review E 76, 017101, 2019.INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY其它复杂网络方面的文章其它复杂网络方面的文章lGuoqiang Zhang, “Traversability of the graph space with given degree sequence under edge rewiring, Electronics

12、Letters, 46(5), 351-352, 2019.lGuoqiang Zhang, “link power coordination for energy conservation in complex communication networks, Europhysics Letters, accepted， available online at: /abs/1010.1894.lGuoqiang Zhang, Brono Quotin, and Shi Zhou, “Phase changes in the evolution of the IPv4 and

13、IPv6 AS-level Internet topologies, Computer Communications, doi:10.1016/jcom.2019.06.004 , 2019.lGuoqing Zhang, Guoqiang Zhang, Su-Qi Cheng, and Tao Zhou, “Symbiotic effect: a guideline for network modeling method, Europhysics Letters, 87, 68002, 2021.lGuoqing Zhang, Guoqiang Zhang, Qingfeng Yang, Suqi Cheng, and Tao Zhou, “Evolution of the Internet and