第3章互联网络体系结构评估模型

1、计算机网络体系结构研究进展与评估模型1Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结2Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结3互联网体系结构定义研究者定义Tanenbaum分层和协议的集合Peters

2、on指导互联网设计与实现的通用蓝图Clark指导互联网关键设计(如协议、机制、算法等)的一系列抽象原则，包括自定义的报文分组、端到端原 则、多种技术及全局寻址方案等Zahariadi一系列功能函数、状态、对象/信息及其行为（如信息交互、）、结构、组成、包含一系列实现计算机之间互连通信的规范和标准， 即层次化的协议和机制互联网发展历程196919861994IPv4互联网20132014下一代互联网(IPv6互联网)来互联网/未来网络计算机网络 互联网 IPv4 IPv6 * 2G 3G 4G 扩展性 安全性 可控可管移动性实时性 节能技术互联网体系结构评估的复杂性骨干网汇聚网接入网6两种主要评

3、估方法r 定性分析比较m 结合理论的定性分析通过抽象思维和对比来揭示体系结构演化的本质和内在r 模型m 对体系结构中各种事物本质特性的抽象表示，将现实问题归结为相应的数学、物理学、学等科学问题，并利用相关学科的方法和理论对演化问题进行深入研究7基于定性分析比较的评估Jennifer RexfordConstDovrolisDirty-SlateClean-Slate8现有体系过于僵化，打补丁缺乏系统性和条理性，加剧复杂性从设计之初将网络可编程属性、模块化、条理化融入考虑，以有效解决附着在现有体系中的各方面问题在遵循 兼容以及增量部署的原则下解决问题，是符合演进发展规律在不受现有技术体制制约的条

4、件下设计全新且最优体系结构的致其所需的成本远远超过了它们可能带来的利益基于模型的评估评估对象(who)可演化性评估模型构造评估机制评估指标(what)效用QoS实现如何评估(how)评估方法博弈论微分方程最优化遗传学9The evolution of layered protocol stacks leads to an利用效用机制建立数学模型分hourglass-shaped architecture(SIGCOMM 2011)析体系结构协议栈的演化过程On the migration to IPv6: A game-theoretic利用博弈论和进化动力学方法对IPv6perspectiv

5、e Technical Report(NetEcon09):的过渡和部署演化规律进行建模Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结10互联网体系结构可服务性评估模型r 测量和模型两个方面m 通过设备或程序直接对服务的各项性能指标进行计算m 通过模拟系统的行为建立适当的模型对性能指标进行分析r Petri网 (PN)m 用于分析异步、并发的计算机系统的有效模型。m PN就是一个由位置、变迁和弧组成的

6、图。11互联网体系结构可扩展性评估模型可扩展性指用户和系统的增加导致系统性能的明显下降，也增加管理的复杂性r 可扩展性的4个要素m 约束条件、约束区间、评价指标、变化规律r 按照目的不同分类m 静态可扩展性、动态可扩展性和累积可扩展性r 按照评价目标数量不同分类m 单约束一维可扩展性、多约束一维可扩展性、展性可扩12互联网体系结构可部署性评估模型r 互联网体系结构的发展过程中，仅有少数协议和体系结构方案能真正部署并得以应用r 可部署性问题分析举例m Joseph: 两种存在竞争的体系结构在不同用户初始比例下的部署趋势m Gill和Chang: SBGP协议部署的因素m Gyarmati: IP

7、v6的过度和部署问题进行了建模分析和研究13互联网体系结构可演化性评估模型互联网作为一种发展变化快、更新迅速、系统，对于可演化性有很强的需求。r 演化评估工作密集的大型m 利用主动测量和演化测量的方法统计分析了TCP协议的m 从AS的角度对网络规模的增长规律进行了分析和m 从项目管理的角度出发提出Aevol的工具，用来表现体系结构演化路径及接口关系的平台m 用EvoArch的抽象模型研究体系结构和协议栈的演化14互联网体系结构r 应用随机Petri网分析系统的性评估模型赖性特定系统建立描述系统性能的SPN模型mm 建立描述的服务时效和修复过程的系统容错SPN模型，与性能模型中的相应位置对应m

8、合并性能模型和系统容错模型生成系统m 细化SPN模型结构，求出可达图及相应赖性模型链m 计算各状态瞬态和稳态概率以求出赖性的各个指标15Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结16效用17效用n 提出：幸福= 欲望使幸福增加的有效方法是：u （1）欲望不变而提高效用u （2）清心寡欲p 完全是一种心理感受，而非客观用途p 满足程度高，效用大p 满足程度低，效用小效用（Utility）：消费者从消

9、费某种物品或劳务中所得到的满足程度。同一商品效用的大小 因人、因时、因地而不同效用的发展历史早期发展1738年， 对物理学家、数学家、医学家 Daniel Bernouli 通过观察指出人们的和估计不依赖于获益本身，而依赖于获益后的心理满足或愉悦程度。他将这种心理上的满足或愉悦称为效用，由此提出了早期的效用理论：效用是的对数函数，决策者在决策中追求效用最大化。1789，英国功利Bentham提出学家Jeremy哲学的创立者，与痛苦是人类行为的力量，人类极力求取而逃避痛苦，这正是效用最大化的心态。1947年，Von Neumann 和 Morgenstern提出预期效用理论，该理论假设决策者按的

10、偏好对选项排序，且偏好遵循少数几个规则，决策者按最大预期效用进行选择。这里效用不再是一种指标。的心理状态，而成为可测量的客观18预期效用理论的修正现代效用理论1954年，Savage提出“预期效用理论”(subjectiveexpected utility theory)。根据这一理论，效用不以事物的客观概率而以概率来计算。预期效用理论迅速成为标准化决策的主导方法1979年，Kahneman 和 Tversky对偏好反转等“反常” 现象做了描述性说明。在最大期望效用理论的基础 上，提出了“前景理论”(prospect theory)。根据该理论，效用受决策现状（参照点）和未来效益变化的影响，在

11、小风险条件下，值函数曲线在赢区呈凸型，在型，即人们在获益领域表现出“风险规避”，输在损失领域表现出“风险寻求”偏向19预期效用理论的修正现代效用理论1982年，Loomes和Sugden提出后悔理论，将效用奠对过去“不选择”结果的心理体验上（放弃选定在择后出现不佳结果感到庆幸，放弃选择后出现更佳结果感到后悔），对预期效用函数进行了改写（仍然保持了线性特征）1999年Mellers 等人在情感判定理论和预期效用理论的基础上提出了一个基于情绪选择的模型，即悦理论(Subjective Expected Pleasure Theory）预期愉2001年，Loewenstein等人提出的风险即情绪模型

12、，它表明决策过程中不仅存在受认知评估影响的预期情绪，还存在不受认知评估影响的即时情绪。这些情绪可以直接影响决策行为，影响认知评估20两种效用理论21v 在对“满足程度”即效用的度量问题上，西方 学家先后提出了基数效用和序数效用的概念，并在此基础上，形成了分析消费者行为的两种方法，它们分别是基数效用论者的边际效用分析方法和 序数效用论者的无差异曲线的分析方法基数效用论22u 基数效用（cardinal utility）：u 效用的大小可以用基数（1，2，3，）来表示，可以计量并加总求和u 基数效用论采用的是边际效用分析法v 在19世纪和20世纪初期，西方 学家普遍使用基数效用的概念。基数效用论者

13、认为，效用如同长度、重量等概念一样，可以具体衡量并加总求和，表示效用大小的计量 被称作为效用序数效用论23l 序数效用（ordinal utility）：l 效用作为一种心理现象无法计量，也不能加总求和，只 能表示出满足程度的高低与顺序，效用只能用序数（第一， 第二，第三，）来表示。l 序数效用论采用的是无差异曲线分析法v 到了20世纪30年代，序数效用的概念为大多数西方 学家所使用。序数效用论者认为效用是一个有点类似于香、臭、美、丑那样的概念，效用的大小是无法具体衡量的，效用之间的比较只能通过顺序或等级来表示基数效用论总效用TU与边际效用MUD TU( Q )dTU( Q )MU=limD

14、Q ® 0D QdQ24u 面包的消从一个增加到两个u 满足程度从5个效用增加到8个u 即增加了3个效用u 边 际 效 用 MU （ Marginal Utility ）： 每增加一个 的商品所增加的满足程度D TU( Q )MU=D QTU=f (Q )u 总效用TU （Total Utility）：从商品消费中得到的总的满足程度边际效用递减规律MUPQ25d M U< 0d Q解释：l 生理：兴奋度递减。l 心理：人性。l 物品本身用途的多样性。边际效用递减：随着对某商品消的增加，人们从该商品连续增加的每个消费中得到的满足程度逐渐下降。基数效用论的消费者均衡26消费者均衡的

15、基本情况：（1） 把全部收入用完（2） 每一元化在刀刃上，每一元在不同商品上的边际效用相等l 假设前提l 消费者的偏好（嗜好）既定l 消费者的收入既定l 商品的价格既定简单的两种商品均衡条件u 收入既定的情，u 消费者应使花费在各种商品上的最后一元带来的边际效用相等，且等于货币的边际效用27u 或者：消费者应该使所的各种商品的边际效用与价格之比相等u 效用最大化原则：MU1：1商品的边际效用MU2 ：2商品的边际效用MUm ：每元钱的边际效用M： 消费者的收入P1： 1商品的价格P2： 2商品的价格Q1：1商品的数量Q1：2商品的数量两种商品均衡条件的解释28l 意味着：总效用会增加l 直到两

16、种商品的边际效用相等时，便获得最大效用p 这样：理性消费者就会调整这两种商品的 量：p 减少商品1，p 增加商品2。l 说明：对于消费者，同样的一元钱商品1的边际效用小于商品2的边际效用需求曲线向右下方倾斜价格不反映一件商品的总效用，而是反映它的边际效用。PD（MU）Q29l 对于任一商品来说，随着需求增加，MU递减。l 为了保证MU/P恒等于，商品价格要同比例于MU递减。r 价格P与需求量呈反方向变动r 边际效用递减，量增，愿意出价递减价值悖论 ：u 必需品（水）的市场价值很低; 很少能交换到任何东西。u 奢侈品（钻石）使用价值很小，但市场价格很高，可以交换到大量其他物品。序数效用论无差异曲

17、线分析法30第三，非饱和性。对每一种商品的消费都没有达到饱和点。对任何商品，总认为少好第二，可传递性。如果A>B， B>C，那么， A>C理性消费者的三大基本偏好第一，完全性。可以明确比较和排列不同商品组合。要么A<B；要么 A=B；要么 A>Bl 消费者偏好l 序数效用理论认为，效用只能根据偏好程度排列出顺序，即偏好。l 即消费者能对可能消费的商品进行先后排列。无差异曲线indifference curvesX2商品Ul 无差异曲线向右下方倾斜X1商品31§ 无差异：线上任何一点X1与X2的不同组合，给消费者所带来的效用相同r 无差异曲线 ：用来表示X

18、1、X2两种商品不同组合，却给消费者带来效用完全相同的一条曲线效用保持不变X2商品衣服减少X1，增加X2 减少X2，增加X1AU0DX1商品食品X1，X2分别为商品1和商品2的数量；U0是，表示某个效用水平 。32处于同一条无差异曲线上的两个点两种商品的组合不同，但效用水平相同U=f ( X, X) = U120组合方式X1X2 商品a14b23c32d41无差异曲线的特征X2U1U2U3U4X133l 离原点越近代表的满足程度越低，效用越低；l 否则越高。因为的无差异曲线的商品组合量大。同一条曲线代表相同的效用，不同的曲线代表不同的效用。（3）同一平面上有无数条无差异曲线， 不能相交（2）凸

19、向原点表明为实现同样的满足程度，增加一种商品消费，必须减少另一种商品。（1）向右下方倾斜，斜率为负边际替代率MRSMarginal Rate of Substitution of Commodities34u 商品的边际替代率：效用水平不变，消费者增加一单位某种商品的消，所需要放弃的另一种商品的消商品边际替代率递减规律与边际效用递减规律相似35n 边际替代率递减，意味着无差异曲线的斜率的绝对值越来越小，因此该曲线必定凸向圆点n ：n 对某一商品拥有量较少时，对其偏爱程度高；而拥有量较多时，偏爱程度较低n 随着消的增加，想要获得这种商品的愿望就会减少，所愿意放弃的另一种商品量就会越来越少u 商品

20、边际替代率递减规律u 消费两种商品，维持效用不变u 随着一种商品量的连续增加，所需放弃的另一种商品的消是递减的边际替代率与边际效用的关系36l 证明：当消费者所消费的X1与X2商品发生变动（X1的变动量为dX1，X2的变动量为dX2）后，维持效用水平不变，即使得效用增量dU=0MRS=MU 1 12MU2u 任意两商品的边际替代率等于该两种商品的边际效用之比无差异曲线的特例MRS不递减牛奶3210U1U2U3123咖啡完全替代品的无差异曲线37p 无差异曲线是一条斜率不变的直线p MRS12l 例如：在某消费者看来， 一杯牛奶和一杯咖啡之间是无差异的，两者总是可以以1:1的比例相互替代（1）完

21、全替代：两种商品之间的替代比例固定不变无差异曲线的特例MRS不递减眼镜架U121U201 234眼镜片）完全互补品38n 无差异曲线为直角形状n 边际替代率为0（平行于横轴）或为（垂直于横轴l 例如，一副眼镜架必须和两片眼镜片同时配合，才能一副可供使用的眼镜u （2）完全互补：两种商品必须按固定不变的比例配合同时被使用效用理论在计算科中的应用39p 网络的分配、定价、计费p 流量的分析、拥塞管理p 的选择p 互联网体系结构评估p 协议评估p 体系结构发展趋势评估p 体系结构竞争评估p 体系结构演进性评估Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联

22、网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结40基于博弈论的体系结构可部署性评估r 博弈论(Game Theory)m 研究互动的博弈中参与者各自的选择策略m 研究机智而理性的决策者之间的及合作m 参与者必须他们的决策是相互影响的r 博弈论把这些复杂关系理论化，以便分析其中的逻辑和规律，并对实际决策提供指导或借鉴r 对AS进行效用建模，并用博弈论的均衡对IPv6的过度和部署问题进行了分析研究41基于最优化理论的互联网体系结构评估x = (x1, ., xn) :optimization v

23、ariablesf0 : Rn R : objective functionfi : Rn R, i = 1, ., m : constraint functions利用NUM模型对分层体系机构中的各功能模块的优化求解问题 进行综述42optimal solution x has smallest value of f0 among all vectorsthat satisfy the constraints(mathematical) optimization problemminimizef0(x)(1)subject tofi (x) bi , i = 1, .,mAgendar 互联

24、网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型r 总结43互联网应用发展历程应用的多样化语音M2M数据CDNPub/subP2p overlays有线无线宽带移动ISDNATM19701980200020101990Internet互联网OSIARPARNET公共互联网全球互联网下一代互联网普适计算DNS BGP SNMP TCP UDP RIP SMTPOSPFIPSec HTTP HTML RTPIPTelent ftpXM

25、L SIP传感网络高性能网络协议的成熟互联网发展的根本适应应用发展需求的变化互联网应用发展现状n 互联网数量激增n 互联网应用类型日趋多样化n 互联网应用开始由固定应用服务向移动应用服务发展80000700006000050000400003000020000100000Web and Data100,000Online GamingManaged IPMobile DataFile Sharing80,00060,000InternetFixed InternetCAGR:21%CAGR:20%40,000CAGR:66%20,00002012 2013 2014 20152016 2017

26、PB/MonthPB/Month演进性评估要素部署服务可扩展可行有效演进性要素说明技术服务可扩展体系结构具备持续性，既能满足当前的应用发展需求，也具备可扩展能力以适应未来的应用需求变化体系结构具备开放性，以支持现有应用的稳定迁移或新应用的增量部署部署可行性有效性具备扩展、部署能力且能确保实体介质的性以获得市场竞争力体系结构演进性评估框架内核稳定性可行性技术可扩展性评估模型评估对象开销延迟/ 抖动链路利用率 data 评估指标评估机制 voice image 带宽丢包率部署性能 用户 策略效用 ISP如何评估评估方法最优化方程遗传学博弈论微分方程47传输性能开销管理部署性能功能应用演进性基于应用

27、适应能力的演进性评估模型m: 应用分类方式的数量n: 在某一种分类方式下得到的应用类型种类pij: 在第种分类方式下的第类应用数据(流量)在网络中所占的比例应用是互联网传输及服务的本质SEATs1 mn j=1=p𝑁Perfij𝑝𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡𝑖𝑗mi=1𝑛s. t. 𝑝𝑖𝑗= 1服务适应能力𝑗=1SEATs分类方式服务webfilemailSMTPP2PHTTPFTP应用协议

28、应用层headdataheaddatanot desiredheaddata可缓存不可缓存移动有线1:1 m n1:n m:1基于应用适应能力的演进性评估模型minimizeSEAT m npij 𝑁𝑝𝑎𝑐𝑘𝑒𝑡Perfij + C= 1i=1j=1ms. t. npijj=1和用于调节服务适应性和对可演进评估的影响适应性应用适应能力C: 体系结构为支持应用部署产生的开销 测量网络内部各类型应用数据流量的比例； 统计部署某种应用协议或体系结构后的数据传输性能、路由开销、链路开销、应用

29、部署开销和维护开销等，并对带宽等性能值及开销进行定价； 根据公式进行计算得到相应的SEAT值，由此确定各种协议或体系结构的应用适应能力，并选择适用的协议或体系结构。In-network内容缓存机制演进性评估 实验背景软硬件的发展：更便宜的和带宽流量的变化：Cisco(2012-2017) 实验目标流量40%上升至62%： in-network内容缓存机制及组播协议是否具备持续发展的能力和竞争性？ in-network内容缓存机制及组播协议是否符合不同应用需求下的互联网发展需要？因素对in-network内容缓存机制及组播协议发展的影响如何? 实验环境PlanetLabInternet2Abil

30、eneIn-network内容缓存机制演进性评估Perf= (PerfhopH) ijijH&H(PlanetLab)：H: 随机选取130个源节点，580个目标节点进量，得到端到端数据传输需要经过的路由跳数情况，平均路由跳数H=16H: 基于内容缓存的体系结构：内容以Zipf分布在K中，K=2，n=9时，端到端路由平均跳数为16，基于内容缓存的路由平均跳数H=7In-network内容缓存机制演进性评估缓存数据流量比例变化的影响 结论：开销、数据传输性能的影响 随着多等可缓存流量数据比例的增加，缓存机制及组播协议的优势越明显效益对体系结构及协议发展具有较大影响组播协议演进性评估ij=

31、𝑥𝑃𝑒𝑟𝑓link + 𝑦𝑃𝑒𝑟𝑓routerPerf IP组播的情， 分组传输所占用的链路次数和路由器转发分组的次数分别为： ni𝑃𝑒𝑟𝑓link=i=1 K ，n1Kni+1 + (𝐾 1)𝑃𝑒𝑟𝑓router = i=1r 单播情，分组传输所占用的链路次数和路由器转发分组的次数分别为：nK

32、i1𝑃𝑒𝑟𝑓link = 2i K 1i=1𝑃𝑒𝑟𝑓routern= i=1 1)Kn𝐾𝑖1 1+ 𝐾𝑖(𝐾𝑛𝑖组播协议演进性评估IP单播和组播服务适应能力比较结论：IP组播从理论上而言更优于IP单播，而其IP单播和组播应用适应能力比较开销是影响其无法普及应用的重要组播的。如果能够很好的解决目前存在的技术难题用于实现IP开销低于图中的阈值Costall,则在

33、网络中部署IP组播是有利的。点到多点传送层机制演进性评估r 实验目标：点到多点传送层机制是否具有可演进性原有的多个P2SP网络由同一个P2SP网络实现与C/S架构共存、与多个C/S架构和多个P2SP网络共存时，点到多点传送机制对用户是否具有吸引力，是否能逐步得到部署m 共享peer上传带宽 共享peer 共享tracker点到多点传送层机制与C/S架构共存 基于用户效用的模型建立 两种传输机制各有优劣 点到多点传送机制的用户额外开销包括额外占用的硬盘缓存资源和网络上行带宽，但可能获得更好的 C/S架构的用户没有额外开销速度 参数说明：点到多点传送机制用户比例为x1(t)，user体现用户差异p

34、eer需求服务器带宽在所有用户里面平均分配点到多点传送机制网络效用效用随x1增大peer上传带宽的使用开销C/S架构网络效用点到多点传送层机制与C/S架构共存C1:点到多点传送机制开销r 用户选择pr: peer请求概率u: 用户上传带宽k: 每个peer能缓存U: 系统总用户数数m: 系统数目f(x1)是减函数且f(0) > 0，f(1)<0， 所以f(x1)的驻点存在且唯一点到多点传送层机制与C/S架构共存 结论1会变m 情况1： f(3) 0 点到多点传送机制用户的初始比例 x1(0) < 4时，x1(+) = 0 x1(0) > 4时， x1(+) = 5m 情

35、况2：f(3)<0， x1(+) = 0 f(x1)x 1小2情况拐点3驻点3) x1会变大x1x 4情况15f(x1点到多点传送层机制与C/S架构共存Steady=97%不同初值下点到多点传送机制部署比例随时间变化r 在实际网络中，在有很少量的初始用户的情，点到多点传送层机制能够与C/S架构的机制竞争并吸引其他用户，逐渐得到部署与多个P2SP网络、C/S架构共存r 模型建立m 用户根据效用确定是否使用统一平台m 选择同一平台的效用：用户对每个都使用统一平台m 不选择统一平台的用户的效用：用户可以根据效用为z个分别P2SP软件或者C/S模式选择流行度相当于网络规模等问题参数不同第i个选择

36、P2SP第i个选择C/S与多个P2SP网络、C/S架构共存r 由效用函数形式可以证明，user 最高的用户会选择统一平台平衡点1(t)流行度小于*(t)的中P2SPr 用户选择不能发挥效用C/SP2SP网络判定条件式P2SP能发挥效用的条件类似前部分可求解平衡点与多个P2SP网络、C/S架构共存Steady=94% 结论 如果(t) > 0，则点到多点传送层机制的应用比例x1(t)会增加 如果(t) < 0，则x1(t)会减少 如果(t) = 0，则系统已经处于平衡点不同初值下点到多点传送机制部署比例随时间变化 实际网络中，点到多点传送层机制能够在有少量的初始用户的情，与多个P2S

37、P网络、C/S架构机制竞争并吸引其他用户，逐渐得到部署，最后达到较好的部署比例与多个P2SP网络、C/S架构共存点到多点传送机制可部署性随1变化情况m 如果能够降低点到多点传送层机制的使用成本，将能够降低机制部署所需初始用户数量，显著提高最后达到的部署比例基于用户效用的三网融合演化性评估实验目标：给定模型参数以及电信网、广播电视网和互联网始比例的情况，用户比例随时间变化趋势，及不同参数对演化的影响IP based core networkCable TVTelecommunicationMobile(Broadcast)InternetNetworktelecommunicationsISP(

38、packet switching）(PSTN/MPLS)network（2G,3G,LTE）access /wiredadsl modemAPaggregationaccessRouterDSLAMBasenetworkTowerTerminalsTVFixedTelephoneMobileMobile hostPhonehostapplicationsTVIPTVVoIPIMWebPhoneusers基于用户效用的三网融合演化性评估r 分析影响融合的要素及彼此的关系，通过用户效用将各因 间关联起来，并将三网融合的问题转化为用户效用问题。r 分析网络运行开销的组成， 给定一个网络拓扑，可以依此

39、来计算网络运行开销。用户价值观是否选 用户所选开销（符合某种分布）择网络 网络提供影响网络选择用户类别i第j种应用因子运行第i种（八类）的效用开销网络43的用U𝑘 = ski max (𝑢𝑖𝑗) t ski Ci /Li 户数𝑗=11𝑖3i=1量用户网络开销 = 用户基于用户效用的三网融合演化性评估r 网络提供的应用效用（用户m 应用分类：声音、TV 频点播、数据）、视m 应用效用模型：S𝑖𝑗网络环境变化对信息传输性能的影响参数𝑢𝑖&#

40、119895; =𝑄𝑖𝑗第i种网络提供第j种应用的服务质量网络技术相关服务互联网、电信网、电视网声音Q21>=Q11>Q31Q32>Q12>=Q22点播Q13>=Q23>Q33数据Q14>=Q24>Q34基于用户效用的三网融合演化性评估r 网络开销的计算框架C = 𝐶𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐 + 𝐶𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚

41、;𝑖𝑐树-环形混合拓扑结构 静态开销来源：网络部署与维护网络层数：n =+1logK 𝐿𝑖第i层节点数： 𝐿 𝐾𝑛𝑙𝑒𝑣𝑒𝑙 静态开销：𝑛1 𝐿𝑖 𝐾𝑛𝑙𝑒𝑣𝑒𝑙 𝐶,𝑖/𝜑𝐶

42、9904;𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐= 𝑙𝑒𝑣𝑒𝑙=1：折旧率𝐶,𝑖:第i种网络第level层设备的价格𝜑：硬件开销所占静态开销比例𝐶𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐: 网络静态开销。与网络设备、各网络之间的关系相关。𝐶𝑑𝑦𝑛𝑎

43、9898;𝑖𝑐：网络动态开销。与平均速率、流量总量等有关。基于用户效用的三网融合演化性评估r 网络开销的计算框架C = 𝐶𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐 + 𝐶𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐树-环形混合拓扑结构 动态开销来源：数据流传输= p𝑖Ri 𝐿𝑖𝑛𝑘𝑖 +

44、𝑠𝑖Ri𝛼𝐹𝑜𝑟𝑤𝑎𝑟𝑑𝑖Cdynamic,i数据传输速率：R平均路由跳数 ：Forward𝑖平均链路跳 数：𝐿ink𝑖=n= 𝐿ink𝑖 + 1Ki1(2i K 3+ 2 2i 1 )/(L𝑖 1)i=1传输价格： p𝑖，𝑠𝑖𝐶𝑠𝑡

45、;𝑎𝑡𝑖𝑐: 网络静态开销。与网络设备、各网络之间的关系相关。𝐶𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐：网络动态开销。与平均速率、流量总量等有关。基于用户效用的三网融合演化性评估基于用户效用的三网融合演进性评估模型网络效用 基于微分方程的演进性评估方法U1>U2开销对三网融合发展影响效用对三网融合发展具有绝对影响 多数情，系统融合到两种网络或三网共存的状态，没有一种网络具有绝对优势 存在用户同时选择是那种网络的阈值开销开销

46、影响应用组成对三网融合发展影响 应用组 随着P2P三网融合发展结果数据流的增加，互联网优势越来越显著 语音数据流量的增加也会促进电信网的发展初始市场比例对三网融合发展影响初始市场份额对三网融合发展趋势影响不大投资对三网融合发展影响投资对三网融合发展影响投资前终止投资投资过程中可以改变相应网络的市场份额，但一旦投资撤销，三网融合发展趋势的最终结果几乎发生改变特定初始市场份额对评估影响初始互联网用户比例相当低时，投资能提高互联网用户的最终市场份额基于用户效用的三网融合演化性评估考虑用户群体效用，基于用户效用的三网融合演化性评估模型Dk: 状态t下的用户效用m : 直接从网络获取的第j类应j用的比例

47、U : 状态t下的用户网络效用kVk: 状态t下的用户通信效用n : 与用户通信获取的第j类应用j的比例C: 转换开销transqt: 状态t下的用户朋友比例基于用户效用的三网融合演化性评估 无论是否考虑用户群关系，开销对三网融合发展影响总体趋势不变 基于用户群的影响，互联网发展力加强基于用户效用的三网融合演化性评估用户群效用网络效用用户群效应放大应用组成对三网融合发展趋势的影响基于用户效用的三网融合演化性评估相比仅考虑网络效用的情况，在用户群体效用的影响下，初始化市场份额对三网融合发展趋势的影响基本完全消失三网融合演化性评估结论 多数情，在当前及技术条件下，系统融合到三种网络共存的状态，没有

48、一种网络具有绝对优势 在全网互联的情，如果不能在技术性能上赶超就没有必要发展其它网络的优势业务 应用组成、开销融合结果具有绝对影响 初始市场份额、投资对融合结果几乎无影响(除非某种网络初始市场份额过低）关系会放大其它因素对三网融合的影响Agendar 互联网体系结构评估工作现状r 基于模型的互联网体系结构评估r 效用机制在互联网体系结构评估工作中的应用r 多学科融合的互联网体系结构评估方法r 互联网体系结构可演进性评估框架r 面向应用适应能力的互联网体系结构评估模型m 以SBGP为例的协议适应能力模型m 时间瓶颈模型m 局部平均场模型r 总结81Let the Market Drive Dep

49、loymentA Strategy for Transitioning to BGP Securityr Phillipa Gill (University of Toronto), Michael Schapira(Princeton University), Sharon Goldberg(Boston University)r SIGCOMM 2011r Outline82Incentives for BGP Securityr Insecurity of Internet routing is well known:m S-BGP proposed in 1997 to address

50、 many issuesm Challenges are being surmounted: Political: Rollout of RPKI as a cryptographic root trust Technical: Lots of activity in the IETF SIDR workinggroupr The pessimistic view:m This is economically infeasible!m Why should ISPs bother deploying S*BGP?m No security benefits until many other A

51、Ses deploy!m Worse yet, they cant make money from it!r Our view:m Calm down.Things arent so badm ISPs can use S*BGP to make moneym by attracting traffic to their network83Traffic Attraction & Interception AttacksApril 2010 : China Telecom intercepts traffic?ISP 1Level3, VZW, 22394/24

52、ChinaTel/24VZW, 22394/24Level 3VerizonWirelessChina Telecom22394/24This prefix and 50K others wereannounced by China Telecom22394Traffic for some prefixes was possibly intercepted/2484Securing the Internet: RPKIResource Public Key Infrastructure (RPKI)

53、:Certifiedmapping from ASes to public keys and IP prefixesBut RPKI alone is not enough!Resource Public Key Infrastructure (RPKI):Certifiedmapping from ASes to public keys and IP prefixes.?ISP 1ChinaTel, 22394/24Level3, VZW, 22394/24Level 3VerizonWirelessChina TelecomMalicious router can prete