互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇設(shè)計(jì)原理

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1、DARPA互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)理念摘要十五年前，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇TCP/IP被美國(guó)國(guó)防高等研究計(jì)劃署(DARPA)第一次提出,并研制而成,并在軍事和商業(yè)系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。雖然有論文和規(guī)格,描述了協(xié)議的工作,但有時(shí)還是很難推斷這些協(xié)議為什么是這樣工作。例如,互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是基于無(wú)連接或數(shù)據(jù)包服務(wù)方式。本文嘗試捕捉一些形成互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇的早期推理。介紹互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP),傳輸控制協(xié)議(TCP)廣泛應(yīng)用于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。并且這種思想影響了其他協(xié)議組，最受影響的是ISO無(wú)連接配置協(xié)議。設(shè)計(jì)理念從第一個(gè)計(jì)劃到當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)一直在逐步發(fā)展。例如：①數(shù)據(jù)報(bào)文思想②把分層結(jié)構(gòu)應(yīng)用到IP和TCP層在任何情況下,當(dāng)

2、前的設(shè)計(jì)擴(kuò)展都是在歷史的理解設(shè)計(jì)背景下提出的。本文將因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最初目標(biāo)分類,并探討了這些目標(biāo)和協(xié)議的重要特征的關(guān)系一、基本目標(biāo)發(fā)展一個(gè)有效的技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多路復(fù)用。由3方面組成：將所有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通起來(lái)以提供更大的服務(wù)多路復(fù)用技術(shù)：分組交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)：網(wǎng)關(guān)的通訊處理機(jī)注：網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)分組交換從而得出互聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)造二、二級(jí)目標(biāo)互聯(lián)網(wǎng)通訊必須繼續(xù)，即使沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)?；ヂ?lián)網(wǎng)必須支持多種類型的通訊服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須包容網(wǎng)絡(luò)的多樣性。互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須允許分布式資源管理?；ヂ?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須是花費(fèi)有效成本?；ヂ?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須允許低成本的主機(jī)附件?；ヂ?lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中使用的資源必須是可

3、解釋的?！煌捻樞蜃兓a(chǎn)生的是一個(gè)完全不同的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，從而應(yīng)用于不同的環(huán)境中三、面對(duì)故障時(shí)的存活能力也就是即使網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障，互聯(lián)網(wǎng)能夠繼續(xù)提供通訊服務(wù)，也就是正在進(jìn)行會(huì)話的狀態(tài)信息必須被保護(hù)好。有兩種方式：⒈信息備份：狀態(tài)被保存在網(wǎng)絡(luò)中間的分組交換節(jié)點(diǎn)。由于信息備份的分布式特性。缺點(diǎn)：應(yīng)付有限的故障⒉命運(yùn)共享：在網(wǎng)絡(luò)的末端獲取并收集信息。優(yōu)點(diǎn)：⑴可防護(hù)任何數(shù)目的中間媒介故障。⑵比信息備份容易建造的多。缺點(diǎn)：⑴網(wǎng)關(guān)中不能有任何正在進(jìn)行連接的基本狀態(tài)信息。⑵主機(jī)被賦予太多的信任，易導(dǎo)致機(jī)器上得應(yīng)用無(wú)法運(yùn)行。從而導(dǎo)致TCP與IP的產(chǎn)生，TCP提供的是可靠地順序數(shù)據(jù)流。IP是

4、通過(guò)高層的確認(rèn)與重傳，盡可能的傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文。四、服務(wù)的多樣性不同類型的服務(wù)通過(guò)不同需求來(lái)區(qū)分，比如它的速度、延遲和可靠性。⒈傳統(tǒng)類型的服務(wù)：是雙向可靠的傳輸數(shù)據(jù)⒉TCP：這種服務(wù)是多樣性的，但通常提供的是可靠傳輸數(shù)據(jù)⒊IP：盡最大的努力的傳輸數(shù)據(jù)報(bào)文五、網(wǎng)絡(luò)的多樣性互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠包容和利用相當(dāng)廣泛的類型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括軍事和商業(yè)設(shè)備。例如：長(zhǎng)程網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)絡(luò)，廣播衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，分組無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。如何達(dá)到如此靈活的方法：對(duì)于把網(wǎng)絡(luò)將會(huì)提供的功能做出最小化的一組假設(shè)。又因?yàn)樗婕暗姆?wù)各不相同，為了使一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相容，因此出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的多樣性。六、其他目標(biāo)⒈缺少充足的用于分布式管理的工

5、具，特別是在路由選擇方面。⒉互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)成本昂貴，比如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)包頭部，若發(fā)送短數(shù)據(jù)包，開(kāi)銷很大。⒊對(duì)丟失數(shù)據(jù)包的重傳，造成互聯(lián)網(wǎng)工作效率低。⒋主機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)的代價(jià)大，不過(guò)在相當(dāng)廣泛類型的機(jī)器上完成了實(shí)現(xiàn)。⒌主機(jī)常駐機(jī)制的應(yīng)用引發(fā)的問(wèn)題，會(huì)同時(shí)傷害主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)。⒍互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中幾乎不存在對(duì)數(shù)據(jù)包流進(jìn)行說(shuō)明的工具。七、結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)目標(biāo)是提供有相當(dāng)大靈活性的服務(wù)。而我們所關(guān)注的不是它的結(jié)構(gòu)而是如何具體實(shí)現(xiàn)?！ぬ岢鰡?wèn)題：如何讓為具體實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)者提供指導(dǎo)。但是尚未解決。·結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系：在提升收到結(jié)構(gòu)限制的任何方面的性能的嘗試中遇到很大困難。八、結(jié)論在優(yōu)先權(quán)的背景下，互

6、聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是非常成功的。但同時(shí)，在某種情形下，設(shè)計(jì)者優(yōu)先考慮的問(wèn)題與實(shí)際用戶的需求不匹配。盡管數(shù)據(jù)報(bào)文很好的實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)的最重要目標(biāo)，但它對(duì)于實(shí)現(xiàn)那張按優(yōu)先級(jí)降序的清單上的后續(xù)問(wèn)題的貢獻(xiàn)卻不佳。因此，有說(shuō)法稱，下一代互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，也許會(huì)出現(xiàn)比數(shù)據(jù)報(bào)文更好的構(gòu)件。這也是DARPA互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中調(diào)查方向的一個(gè)組成部分。