通信网理论基础nettheory课件

第二章通信网业务与承载,第二章通信网业务与承载,邮政地址和邮政编码南京市广东路38号456信箱，210003CampusBox456,38,GuangdongRd,Nanjing210003,PRCHINA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,Namespacescitedbywikipedia,IPv4使用32位（4字节）地址，因此地址空间中只有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,CIDR分配,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,CIDR寻址,IPAddress:IPMask:,Address,Mask,forhosts,NetworkPrefix,Writtenas/15,9,LongestPrefixMatch,IP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,//17/21/23/24,7,目标地址,转发表,Serial0/0.1,出口链路,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,PatriciaTree,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,0,1,00,10,11,100,101,00*,0*,11*,32层,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)WithCD(冲突检测)WithCA(冲突避免),多址（接入）类型,Prob.局所分布,Prob.冲突控制,POTS用户环路示例,局所规划的经验方法,RMA:Aloha,A,B,C,A,B,A,B,Case1:,Case2:,t,t,Aloha最大吞吐性能,A,B,A,B,G=lambdaT,T,f(0)=exp(-G),S=f(0)f(1)=Gexp(-2G),f(1)=Gexp(-G),dS/dG=exp(-2G)2Gexp(-2G)=0Gmax=1/2所以,Smax=1/2e=18.4%,CSMA,A,B,B,CS,NoCS,等待时长64B51.2us,Smax37%,专利图,第二章通信网业务与承载,TDM封装和STDM封装,Prob.2帧长,ExforATM1)64BbyUSA2)32BbyFRA3)48(+5),Prob.1同步,T1:1544kb/sE1:2048kb/s,第二章通信网业务与承载,端到端传送功能的分布,A,E,F,C,D,B,2,3,6,4,1,1,1,3,路由选择：离不开中间节点差错控制：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,andD.D.Clark.End-to-EndArgumentsinSystemDesign.ACMTransactionsonComputerSystems.1984,2(4):277-288.被引用2345次，201402；2011IF：1.793对比Thescientificapproachtocancercontrol.CA:ACancerJournalforClinicians,1984,34(6):328-332.被引用78次，2012IF：101.78,P2P差错控制,A,F,C,2,1,p:正确概率，1-p:出错概率=p+2(1-p)p+3(1-p)2p=1/p,p,(1-p)p,如何得到,等比数列计算,I(x)=1+x+x2xI(x)=1+x+x2-1(1-x)I(x)=1I(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,E2E差错控制,A,F,C,t,t,传输延时=2t=2t/p,二段链路E2Eq=p2:正确概率，1-q=1-p2:出错概率=2t/p22t/p,对于所有p0,重传控制处理时间,A,F,C,=k(t0+th)(2-p)/p,=(kt0+th)(2-pk)/pk,p,(1-p)p,-(k-1)2kt0(1-p)-th),t=t0+th,t=kt0+th,跳数：k,1-pd100msforHRP,27,500km100ms(HRP)27,500m100us(LAN)27.5m100ns(HAN)2.75cm100ps(IC)384,400km1.28s(地月),thRTT(1-p),E2E适用条件：,th200us,HRP200ns,LAN2.56ms,地月,1-p10-3,重传业务量返回,A,F,C,=s0+s0(1-p)+s0(1-p)2+=s0/p,=s0/p2,p,(1-p),跳数：2,p2,分组数：SP2P,分组数：SP2P,分组数：s0,重传的业务量强度,A,F,C,=s0+s0(1-p)+s0(1-p)2+=s0/p,=s0/p2,p,(1-p),跳数：2,p2,分组数：SP2P,分组数：SE2E,分组数：s0,=2t/p,=2t/p2,=2t(2-p)/p,=2t(2-p2)/p2,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,E2E的难解问题,WebBrowser,WebServer,HTTP/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,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,ClassicalNetworkApplianceApproach,BRAS,Firewall,DPI,CDN,Tester/QoEmonitor,WANAcceleration,MessageRouter,Radio/FixedAccessNetworkNodes,CarrierGradeNAT,SessionBorderController,PERouter,SGSN/GGSN,Fragmented,purpose-builthardware.Physicalinstallperappliancepersite.Hardwaredevelopmentlargebarriertoentryfornewvendors,constraininginnovation&competition.,2个CDN部署实例,第二章通信网业务与承载,时间透明的保障,A,E,F,C,D,B,2,3,6,4,1,1,1,3,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时间：受制于数据流的业务量强度,排队时间和上溢,A,F,C,p,N,1,2,1,1-p,q(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,优先排队,A,E,F,C,D,B,2,3,6,4,1,1,1,3,HPQ,LPQ,调度,分类,E,A,C,优先排队调度,HPQ,LPQ,调度,分类,E,A,TC,CAC,RSVP，ResourceReservationProtocolRSVP-TE，RSVP-TrafficEngineering,有质量保障的路由,A,E,F,C,D,B,2,3,6,4,1,1,1,3,1）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，需要找出更好的解决方法。,第二章通信网业务与承载,信道资源复用TDM、FDM/OFDM、SDM、WDM链路资源复用VPN、VLAN、VPLS信息资源复用P2P、CDN网络复用OTT、SDN,网络资源复用的类型,LAN组网,目标：如何阻止所有不希望接入的其他终端？