1、作业 1课程名： 网络系统的建模与分析提交时间：2013 年 10 月 12 日姓名：贺俊铭学号：2013220458完成方式：单独完成简述题1. 查阅相关 RFC，列举与 TCP 流量控制相关的 RFC 各个版本，并简述它们各自解决了什么技术问题？RFC872：局域网上的 TCP 协议RFC793：这个文档被公认为是 TCP 的原始正式定义。在文档中定义了 TCP实现的细节，以及 TCP 之间、TCP 与上层协议之间交互的方法RFC896：Congestion Control in IP/TCP Internetworks，提出了慢启动、拥塞控制、快速重传、快速恢复四个算法并给出具体实现，本
2、文档又于1999 年 4 月发布了更新版本，RFC 编号为 2581：TCP Congestion Control。目前的最新版本是 2009 年 9 月发布的。RFC1323：“TCP Extensions for High Performance”，本文档针对 TCP 窗口大小有限的问题，提出了一个 Window scale 选项，使发送方和接收方可以协商一个窗口尺度因子，大大提高了传送效率。RFC1155：提出了基于 TCPIP 网络的管理结构和标记。RFC5690: “Adding Acknowledgement Congestion Control to TCP”。本文档提出了一种端
3、到端确认的拥塞控制的新方法。2. 在计算机网络学科背景下解释以下概念的内涵与外延（1） Net: 内涵 NET 是 微软下一代的操作平台，外延 DOS 命令Web：内涵广泛译作 网络、互联网等技术领域。表现为三种形式，即超文本 （hypertext） 、超媒体（hypermedia） 、超文本传输协议（HTTP）等。外延网页。Grid：内涵（网格）技术是一个集成的计算与资源环境（也叫“计算资源池” ）网格能充分吸纳各种软硬件计算资源，并将它们转化为可方便利用的计算能力。外延计算网格和数据网格Network：内涵网络工程，外延计算机网络服务Networking：内涵网络互连，外延Networki
4、ng书Networked ： 内涵网络化的，外延联网，以及 Networked书（2） Programmable：内涵可编程，外延Networks：内涵网络工程师，外延计算机网络服务提供者Active Networks：内涵自适应，动态的主动网络，外延能根据优先等级来识别用户与内容，使传送最优化的网络Software Defined Networks：内涵软件定义的网络，外延将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，并实现可编程化控制的网络。3. 学术界和工业界对 SDN 的定义有无差别？如有，请简述它们的不同。并简单评述个人对 SDN 的理解与认识SDN 现在有两种主要的实现方式，一种是开放
5、API 的接口，做一些 SDK跟控制层互动，另一种就是 OverLay。第一种方式中，OpenFlow 的控制协议是代表，在 OpenFlow 交换机上实现数据转发，而在控制器上实现数据的转发控制，从而实现了数据转发层和控制层的分离。基于 OpenFlow 实现SDN，则在网络中实现了软硬件的分离以及底层硬件的虚拟化。而在第二种方式中，不改变现有的网络，但是在服务器 Hypervisor 层面增加一层虚拟的接入交换层，即 OverLay 技术提供虚拟机间快速的二层互通隧道，将现有的网络作为底层的技术设施来建设。现在以第一种为主，理想状态下，转发设备向网络操作系统提供标准应用接口（即南向接口，例
6、如 OpenFlow） ，网络操作对该应用接口进行封装（即北向接口）并进而向上层应用开发者开放，三层间通过标准协议来进行通信。而工业界推出的 SDN 产品，极少采用同时开放南向与北向接口方式，而通常仅采用开放北向接口，任然将网络操作系统与转发设备紧耦合的方式。在我个人看来，随着处理器能力提高，内存越来越大，交换机的处理能力更强，交换机处理器能承受更多任务，这样很多以前不能在交换机上做的任务可以由其完成。因此 SDN 的以前面临的负载大的问题得到弥补，而其优点灵活性、针对性、智能性更能提高网络服务质量，满足用户网络服务的舒适性需求。4. 调研相关文献资料，阐述“网络虚拟化”技术的过去、现在与未来
7、目前网络虚拟化技术研究主要集中在 IP 网络虚拟化领域。IP 网络虚拟化的范围从 VLAN,VPN、虚拟路由器到逻辑路由器等，现阶段，IP 网络虚拟化主要体现为对物理网络资源的抽象、切割和组合，最基本的网络虚拟化方式包括资源切割、资源聚合以及虚拟连接等 3 类：一是资源切割，物理设备、链路或端口可以被划分为多个逻辑单位，通过对逻辑单位内资源进行调用和处理，网络虚拟化可以提高网络安全性和资源利用率，进而提升网络设计和业务提供的灵活性。二是资源聚合，资源聚合技术可以将多个物理设备、链路或端口等聚合为一个逻辑单位，并针对这个逻辑单位进行操作。三是虚拟连接虚拟连接技术通过增加报文开销的方式在需要数据传
8、输的两端建立通道，该技术是在 IP 网络上开展广域互联业务的基础。云计算和物联网技术的出现使信息化成为社会和个人的基本属性，这对IP 网络的覆盖范围、扩展性和弹性等方面都提出巨大挑战，IP 网络虚拟化技术也将进一步发展。一是网络控制层与转发层进一步分离，网络虚拟化技术可实现网络控制层与转发层的进一步分离，从而使得通过自动化技术实现网络资源统管统分成为可能。二是网络的计算、存储与传送功能更趋融合，网络虚拟化在推动网络资源共享的同时，使 IT 与网络的边界更加模糊5. 结合计算机网络和互联网会发展演化历史，评述或预测未来网络发展的方向？第一阶段以单计算机为中心的联机终端系统计算机网络主要是计算机技
9、术和信息技术相结合的产物,它从 20 世纪 50 年代起步至今已经有 50 多年的发展历程,在 20 世纪 50 年代以前,因为计算机主机相当昂贵,而通信线路和通信设备相对便宜,为了共享计算机主机资源和进行信息的综合处理,形成了第一代的以单主机为中心的联机终端系统.在第一代计算机网络中,因为所有的终端共享主机资源,因此终端到主机都单独占一条线路,所以使得线路利用率低,而且因为主机既要负责通信又要负责数据处理,因此主机的效率低,而且这种网络组织形式是集中控制形式,所以可靠性较低,如果主机出问题,所有终端都被迫停止工作.面对这样的情况,当时人们提出这样的改进方法,就是在远程终端聚集的地方设置一个终
10、端集中器,把所有的终端聚集到终端集中器,而且终端到集中器之间是低速线路,而终端到主机是高速线路,这样使得主机只要负责数据处理而不要负责通信工作,大大提高了主机的利用率.第二阶段以通信子网为中心的主机互联随着计算机网络技术的发展,到20 世纪 60 年代中期,计算机网络不再局限于单计算机网络,许多单计算机网络相互连接形成了有多个单主机系统相连接的计算机网络,这样连接起来的计算机网络体系有两个特点:多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络网络结构体系由主机到终端变为主机到主机后来这样的计算机网络体系在慢慢演变,向两种形式演变,第一种就是把主机的通信任务从主机中分离出来,由专门的 CCP(通信控制
11、处理机)来完成,CCP 组成了一个单独的网络体系,我们称它为通信子网,而在通信子网连基础上接起来的计算机主机和终端则形成了资源子网,导致两层结构体现出现.第二种就是通信子网逐规模渐扩大成为社会公用的计算机网络,原来的 CCP 成为了公共数据通用网.第三阶段计算机网络体系结构标准化随着计算机网络技术的飞速发展,计算机网络的逐渐普及,各种计算机网络怎么连接起来就显得相当的复杂,因此需要把计算机网络形成一个统一的标准,使之更好的连接,因为网络体系结构标准化就显得相当重要,在这样的背景下形成了体系结构标准化的计算机网络.为什么要使计算机结构标准化呢,有两个原因,第一个就是因为为了使不同设备之间的兼容性
12、和互操作性更加紧密.第二个就是因为体系结构标准化是为了更好的实现计算机网络的资源共享,所以计算机网络体系结构标准化具有相当重要的作用.6. 简评“自上而下 ”和“自下而上”这两种网络研究方法“自上而下”的研究是以英特网为中心，围绕英特网体系进行研究，自上而下，从应用层开始向下逐层研究到物理层。在研究过程中更注重于网络实际运用，满足用户需求，针对用户不断增长的网络服务需求，自顶向下挖掘各网络层的性能潜力， 在上一层体系无法满足需求时，就到下一层中需求解决方法。“自下而上”的研究则是围绕计算机网络技术来展开研究，有新的网络理论提出后，先通过硬件、软件研发升级来实现网络性能提升，目的就是提升网络各项
13、性能，由硬件再到软件的研究。但是有很多需求可能不需要底层的变化，通过较顶层的更改就能满足要求。7. 系统建模与性能评价在网络研究中的作用与意义（包括正反面评价）一般评价一个网络系统性能好坏的技术包括吞吐量、报文平均延迟时间、系统的平均响应时间、系统的报文平均队长、最大工作站数、网络吞吐量的最大距离和可靠性等。系统建模与性能评价优点是速度快，能得到性能参数的公式解，它可在性能参数和系统输入参数间建立起明晰关系，从而有助于更深入地了解系统的特性。但是利用建模环境生成的网络模型存在保真度问题，即模型表达真实系统的准确程度，目前的网络建模技术所表达的特征范围仅着重于网络带宽限制、链路拥塞和时延等方面，
14、而网络实时性、主机端处理等的性能评价还有待提高。8. 在多数网络研究中，依赖于直觉的启发式算法设计是第一选择，且实践也能证实这种选择的有效性。简单评述这一现象。启发式算法指试图一次提供一或全部目标。可以定义为一个基于直观或经验构造的算法，在可接受的花费（指计算时间和空间）下给出待解决组合优化问题每一个实例的一个可行解，该可行解与最优解的偏离程度不一定事先可以预计。例如它常能发现很不错的解，但也没办法证明它不会得到较坏的解；它通常可在合理时间解出答案，但也没办法知道它是否每次都可以这样的速度求解。近年来，一类基于生物学、物理学和人工智能的具有全局优化性能、鲁棒性强、通用性强且适于并行处理的现代启
15、发式算法得到了发展。此类算法主要有：遗传算法、进化规划、免疫算法、蚂蚁算法。为什么要引出启发式算法，因为 NP 问题，许多实际问题不可能在合理的时间范围内找到全局最优解，一般的经典算法是无法求解，或求解时间过长，我们无法接受，而网络研究很多时候就是面对这样的问题所，以引入启发式算法。启发式算法中的参数对算法的效果起着至关重要的作用，如何有效设置参数，这是就靠经验和实践了。9. 有人说“TCP 的流量控制机制与算法太简单、太粗糙，多数算法能够达到它的性能与效果，只是 Van Jacobson 最早使用了它们”,你怎么看这一评述？在当时的环境背景下，计算机的处理能力和内存大小，都很弱，这样的控制机制算法简单，是适合当时的需求的。10.计划每周安排多少时间在本门课的学习？14 小时（注：本作业多数题无标准答案，自由发挥）
