通信网理论基础nettheory02课件

1、2.1 定址、寻址及多址2.2 信息封装与分组化2.3 端到端断言2.4 业务承载质量2.5 网络资源复用第二章 通信网业务与承载 牛牛文库文档分享邮政地址和邮政编码南京市广东路38号456信箱，210003Campus Box 456, 38, Guangdong Rd, Nanjing 210003, PR CHINA电话号码86-25-8349-2617IPv4地址、MAC地址2010-78-D2-98-28-5EURL/URIwangwn对象类名地址类型 牛牛文库文档分享Namespaces cited by wikipedia 牛牛文库文档分享IPv4使用32位（4字节）地址，因此地

2、址空间中只有4,294,967,296（232）个地址。私有网络（约18百万个地址）和多播地址（约270百万个地址），所以全球可分配40亿个地址。IPv4地址空间/micro-reading/fortune/2013-06-18/content_9339744.html 牛牛文库文档分享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 牛牛文库文档分享单播单一地址标识出单一目标节点多播单一源发出的分组送到到一组目标节点广播单一消息发送到所有接受节点寻址类型 牛牛文库文档分享CIDR寻址IP Address : IP Mask: 0000110000000100000000000000000011111111111111100000000000000000Addre

5、ss Maskfor hosts Network Prefix Written as /15 牛牛文库文档分享8Longest Prefix MatchIP路由器查找转发表或路由表IP前缀与出口之间的映射关系适用于单播路由分组只有一个目标地址路由器查表，得到匹配项最长前缀的表项及出口关键问题: 快速查找/8/17/21/23/247目标地址转发表Serial0/0.1出口链路 牛牛文库文档分享最简算法性能最差每次转发需遍历所有表项以便查到匹配项涉及前缀掩码长短的处理保留所有匹配项，以便比较出LPM处理开销正比于转发表的大小当前状况下，表项数约为150,000-200,000!而路由器数纳秒收到

6、一个分组即，未查到出口，新分组已到达线速转发需要高性能算法硬加速 牛牛文库文档分享Patricia Tree前缀按树结构存储一位比特对应一级树节点中间节点可对应到有效前缀即，中间节点可保存下一跳接口信息处理分组时接目标地址遍历树达到LPM时停止查找0100101110010100*0*11*32层 牛牛文库文档分享SDMA(空分多址)POTS的用户环路FDMA (频分多址)xDSL的DMTTDMA (固定时分多址)E1/T1等TDMCDMA (码分多址)3G的二个标准RMA (随机多址)AlohaCSMA(载波侦听多址)With CD(冲突检测)With CA(冲突避免)多址（接入）类型Pro

7、b.局所分布Prob. 冲突控制 牛牛文库文档分享POTS用户环路示例 牛牛文库文档分享局所规划的经验方法 牛牛文库文档分享RMA : AlohaABCABABCase1:Case2:tt 牛牛文库文档分享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% 牛牛文库文档分享CSMAABBCSNo CS等待时长64B51.2usSmax 37%专利图 牛

8、牛文库文档分享2.1 定址、寻址及多址2.2 信息封装与分组化2.3 端到端断言2.4 业务承载质量2.5 网络资源复用第二章 通信网业务与承载 牛牛文库文档分享TDM封装和STDM封装Prob.2 帧长Ex for ATM1)64B by USA2)32B by FRA3)48(+5)Prob.1 同步T1: 1544 kb/sE1: 2048 kb/s 牛牛文库文档分享2.1 定址、寻址及多址2.2 信息封装与分组化2.3 端到端断言2.4 业务承载质量2.5 网络资源复用第二章 通信网业务与承载 牛牛文库文档分享端到端传送功能的分布AEFCDB23641113路由选择：离不开中间节点差错

9、控制：可以放在中间节点安全控制：不宜放在中间节点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对比 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 牛牛文库文档分享P2P差错控制AFC21p: 正确概率，1- p: 出错概率 = p + 2(1-p)p + 3(1-p)2p = 1/pp(1-p)p 如何得到 牛牛文库文档分享等比数列计算 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 牛牛文库文档分享E2E差错控制AFCtt传输延时 = 2t

11、 = 2t/p二段链路E2Eq = p2 : 正确概率，1 - q = 1- p2:出错概率 = 2t/p2 2t/p , 对于所有p 1k段链路E2Eq = pk : 正确概率 牛牛文库文档分享考虑重传请求的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 牛牛文库文档分享考虑重传请求的E2EAFCp(1-p)p = 2t(2-p)/p = 2t(2-p2)/p2 - = 2t(2-p2) - (2p-p2)/p2 = 4t (1-p)/p2 0 牛牛文库文档分享重传控制处理时间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跳数：k1 - p RTT(1-p) 牛牛文库文档分享重

13、传控制的适用范围AFCt = t0 + tht = k t0 + th跳数：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适用条件：th 200 us, HRP 200 ns, LAN 2.56 ms, 地月1-p10-3 牛牛文库文档分享重传业务量返回AFC = s0 + s0(1-p) + s0(1-p)2 + = s0 /p = s0 /

14、p2p(1-p) 跳数：2p2分组数：SP2P分组数：SP2P分组数：s0 牛牛文库文档分享重传的业务量强度AFC = s0 + s0(1-p) + s0(1-p)2 + = s0 /p = s0 /p2p(1-p) 跳数：2p2分组数：SP2P分组数：SE2E分组数：s0 = 2t/p = 2t/p2 = 2t(2-p)/p = 2t(2-p2)/p2 牛牛文库文档分享路由选择，安排在中间节点，形成IP链路控制，安排在所有节点，形成网络接口传输控制，安排在终端节点，形成TCP应用接口，当然也在终端节点，形成应用层协议E2E必然结果 牛牛文库文档分享E2E的难解问题Web BrowserWeb

15、 ServerHTTP/HTTPS 客户端：对于服务器端HTML内容 未发生更新的内容缓存服务器端：对于客户端经常访问的 内容存在缓存 牛牛文库文档分享CDN解决方案其他类似问题：NAT、6to4、HIP/LSIP、Firewall在网络中间节点部署应用缓存功能，形成独立的BOX 牛牛文库文档分享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 牛牛文库文档分享2个CDN部署实例 牛牛文库文档分享2.1 定址、寻址及多址2.2 信息封装与分组化2.3 端到端断言2.4 业务承载质量2.5 网络资源复用第二章 通信网业务与承载 牛牛文库文档分享时间透明的保障AEFCDB23641113传波时间：受制于跳数和单跳路径长度处理时间：受制于跳数和单跳处理能力排队

18、时间：受制于数据流的业务量强度 牛牛文库文档分享排队时间和上溢AFCpN1211-pq(n)：缓冲区有n个分组的概率w(n)：第n个分组等待发送的时间q(N)：新到分组被丢弃的概率需要E2E控制 牛牛文库文档分享优先排队AEFCDB23641113HPQLPQ调度分类EAC 牛牛文库文档分享优先排队调度HPQLPQ调度分类EATCCACRSVP， Resource Reservation ProtocolRSVP-TE， RSVP-Traffic Engineering 牛牛文库文档分享有质量保障的路由AEFCDB236411131）计算最短路由；2）存在不能保证质量的链路删除，否则结束；3）如果全部链路删除完结束，否则执行1）。显然