信息网络协议基础第一章复习

交换技术

减少网络中节点之间所需的通信线路增强可扩展性,构建更大规模网络

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交换操作由一系列过程组成：为输入数据选择输出线路/端口，在输入和输出之间建立连接，通过该连接将数据放到输出线路/端口上网络中执行交换操作的设备称为交换机。通过一系列交换机的交换操作，在两个通信节点之间建立一条数据传输路径，这条路径由物理或者逻辑上的链路组成

网络通信包括三个过程

（发送）端到（接收）端电路连接建立
数据传输
电路连接拆除优点：占用固定的线路资源，保证数据传输的速率、延时、可靠性及有序性缺点：线路资源利用率低，没有有数据传输时也占用线路或者固定时隙；电路连接建立导致延迟

交换分组，以分组为单元统计复用线路（也称为链路）资源

数据报交换：直接发送分组

虚电路交换：先建立连接，再发送分组

特征
- 面向连接：分组发送前在源和目的之间建立连接
  - 与电路交换不同，连接不是占用固定的线路资源，只是告诉网络的资源需求，在每个交换机上建立“连接状态”
  - 建立的连接路径被称为虚电路（Virtual Circuit）
  - 服务质量保证
- 有序性：同一源和目的的分组沿相同的路径到达目的地
- 基于虚电路标识执行交换操作，效率高
虚电路
- VCI（VC Identifier）：在每条物理线路/链路可以同时运行很多条虚电路，每条虚电路由VCI标识
- VCI具有局部意义，只在每条链路上唯一
- 每个交换机上都维护一个转发表，基于VCI对分组进行转发
- 从源到目的的虚电路由路径链路上一系列VCI标识 ![[Pasted image 20240101134653.png]]
性能
- ATM网络采用虚电路交换，交换的单元为固定长度的ATM 信元，执行交换的设备也被称为ATM交换机
总结
- 以分组为单元统计复用线路/链路资源
- 优点：线路利用率高，节点只有在有数据要传输时才占用通信线路，因此多个节点的分组可以共享一条通信线路
- 缺点：需要资源管理机制来保证数据传输的速率、延时、可靠性和有序性，增加了复杂性
- 分组交换是为数据传输设计的，支持可变的数据速率

解决的问题传统网络路由假设：在任何时候，总能找到从源到目的的端到端路径。 DTN网络环境：由于连接的间隙性，可能会出现端到端路径不存在的情况
基本思想：走一步看一步，而不像传统路由那样直接找到从源到目的的路径。关键问题：下一步如何确定？
- 最简单的策略：把数据交给我当前能通信的所有节点（感染路由），性能最好，开销最大！
- 更复杂的策略：根据一些知识来选择数据转发的下一跳（单拷贝/多拷贝路由），例如历史相遇信息，节点运动信息等，这可以减小开销，但是性能会下降。
DTN中引入了Bundle Protocol （BP），可以在TCP/IP和非TCP/IP网络中运行，BP实现Custody Transfer

可扩展性：流量增加、路由表膨胀
移动性：越来越多的移动用户接入到Internet，在设计时未考虑移动性支持
服务质量：IP网络提供的是尽力投递服务，未考虑数据内容
网络安全：越来越多的应用使用Internet，在设计时并未充分考虑安全性
能耗：互联网耗电量约占全球的5.4%，我国是4.3%，还在不断增长 Internet体系结构本生存在问题，无法彻底解决这些问题！重新设计Internet体系结构！

•Founded in 2010, design for next 15 years

Named Data Networking
MobilityFirst
NEBULA/eXpressive Internet Architecture/ChoiceNet 基本特征：除了数据传输，网络具有更多的能力，例如内容计算、内容存储等，而且网络更加灵活可变，例如可编程等

Named Data Networking

当前网络问题
- 路由器不知道传输的内容导致冗余传输，从而浪费带宽，增加能耗
设计思路
- 用户关注的是内容，而不是内容在什么地方：内容名取代地址
- 通过内容命名，可以实现自动缓存来优化带宽
- 在安全性方面，NDN确保的是内容安全，而不是内容所在处的安全