计算机网络与互联网设施

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计算机网络

计算机网络（Computer Networks）是一组计算机或处理器单元，通过共同的物理介质（电缆或无线传输介质，即通信介质），互相连接在一起，达到资源共享的目的(打印机、存储器、CPU 、内存及文件…等等) 。

计算机网络设计

两种设计思路

  • 电话系统

笨终端，聪明的网络

确保每个网络部件都是可靠的

系统可靠性＝部件可靠性

通过局部冗余实现部件的高可靠性

期望每个部件都能正常工作，部件失败的可能性很低

需要人工配置的，高度控制的网络

  • 互联网

建立在简单的、不可靠部件上的可靠系统

自适应的系统

聪明的终端，可以修正传输错误

工程设计的艺术

工程经济学（经济管理学院 ）

  • 互联网架构理念：

颠覆原有的理念，获得用户的支持

鼓励自由创新，成功的商业化模式

在众多的竞争中， TCP/IP架构胜出

  • 技术竞争：

从发展的角度去考虑设计问题

从不可靠的网络出发，构建可靠的网络

从互信、未考虑安全因素出发，构建安全网络

从对等角度，构建大规模系统

  • 新事物发展过程：

由弱到强，由小到大

互联网

互联网（Internet）是采用TCP/IP协议进行互联的世界范围的网络。其中TCP/IP协议簇是整个设计的关键。

  • IP协议（Internet Protocol）

IP (Internet Protocol)协议由RFC 791定义，Internet IP网络层协议，尽力而为传送数据到达指定地址，不确认数据是否正确到达，是一种无连接(Connectionless)的协议。

主要功能：网包（Packet)路由选择(Routing)、Packet分段(Fragmentation)及重组(Re-assembly) 。

网络互连协议IP（IP over everything）

应用承载协议（Everything over IP）

基于无连接的分组交换技术(网包)

With IP, “the network knows nothing about individual end applications; end applications know nothing about network internals” -Van Jacobson


  • 端到端的管道
    • TCP：定义于 RFC 793 (Transmission Control Protocol)

Connection Oriented (面向连接) 并建立 End-to-End (端对端) Process-to-Process (程序对程序)、Reliable Data Delivery (可靠的数据递送)。

TCP 提供以下三个基本功能：

Reliability：克服 Packet Loss，传送的数据依照顺序交给程序

Multiplexing：通过不同的端口可使相同的IP 地址可以提供上层不同的服务，如 FTP，Telnet，HTTP 等

Flow Control 或 Congestion Avoidance and Control：避免网络或接收端拥塞，以便提供有效率的传输


    • UDP：定义于 RFC 768（User Datagram Protocol）

提供应用程序能够在最低的协议机制下送消息给其他应用程序。

无法保证是不是传送得到或是会被重制或有没有依照传送顺序到达。

讲究传输速度且允许一点数据流失 (Data Loss) 或是数据包丢失 (Packet Loss) 的应用程序常用 UDP 协议。例如 Skype、VoIP、QQ 使用语音等。

以太网

以太网(Ethernet)是使用最广泛的局域网类型，基于IEEE 802系列标准。

  • 标准以太网： 吞吐量10Mbps

CSMA/CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法

传输介质: 双绞线和同轴电缆

  • 快速以太网（Fast Ethernet）：吞吐量100Mbps

1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE－T快速以太网标准（Fast Ethernet）

100BASE－TX 、100BASE－FX、100BASE－T4

千兆以太网 (Gigabit Ethernet)

IEEE802.3z 基于光纤和短距离铜缆的 1000Base-X

1000Base-SX, 1000Base-LX, 1000Base-CX

IEEE802.3ab 1000Base-T

  • 交换式以太网

传统以太网技术的缺陷是带宽共享

交换式以太网交换机（switch）采用交换技术可以实现带宽独享。

软件定义网络

背景： 物联网(IoT)、大数据(Big Data)以及 5G 时代的来临，引领著我们进入高速且多元应用的网 路时代。这不仅是数据量大幅成长，速度反应要更快、网路频宽要更宽，也强调著网络的架 构、安全与管理也要同步的提升；而支撑物联网应用、大数据分析以及 5G 通讯的共同骨干 就是 SDN 网络的系统架构及其相对应网络设备。 全世界都在往 SDN 架构的方向迈进。电信 商、数据中心（Data Center)走在最前端，大企业及学校次之。 电信商、数据中心（Data Center)走在最前端，他们因应海量的资料增长，承担通讯数据应 用的频宽需求、频宽保证、快速的服务反应，是不可避免的趋势。而学校，除了为了自身网 路系统及架构的更新以外，还牵涉到教授、研究生的研究以及将最新网络知识传授给莘莘学 子的使命，让学生接收最新的知识，毕业以后可以立即和社会环境科技接轨。

EstiNet SDN交换机（艾思谛网络（厦门）有限公司）

RT188T Legacy/SDN混合式交换机 • 提供可向后兼容之Legacy/SDN 混合网络融合模式运作 • 支援 OpenFlow 1.3 通讯协议主要功能 • 支援 OpenFlow 硬件量表与计数器 • 支持 传统第二层STP/RSTP 通讯协议

RT286T配备了24个Gigabit RJ45交换埠与2个10G SFP+上行交换埠，核心交换速度可达88 Gbps。 均搭载大小达1024笔之 OpenFlow数据流规则表，可有效率支持软件定义网络系统之运作，并搭载硬件OpenFlow量表(meter)可配合软件网 络控制器建构ft高效能的资料流行为统计与管理


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网络中央化管理与自动化设定 • 单键即可瞬间调控全网带宽资源分配 (Real-time QoS) • 快速网络健康状态监控 • 中控整合无线网络管理 • 整合最新SDN/NFV 技术提供开放式平台供客户新增功能

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