偷博！Secretly fighting~ 哈哈
（有道翻译）
又是美好学习的一天！邂逅了一首安静美好的小诗——《门前》
我多么希望，有一个门口
早晨，阳光照在草上
我们站着
扶着自己的门扇
门很低，但太阳是明亮的
草在结它的种子
风在摇它的叶子
我们站着，不说话
就十分美好
有门，不用开开
是我们的，就十分美好
…
————1982年8月
啊，确实十分美好~
进入正题（get right to the point）
一、导论
1.学习网络层：数据平面的Goal/Aim
-
理解网络服务的基本原理，聚焦于其数据平面
网络服务模型
转发和路由
路由器工作原理
通用转发 - 互联网中网络层协议的实例和实现
2.网络层服务
- 在发送主机和接收主机对之间传送段（segment）
- 在发送端将段封装到数据报（datagram）中
- 在接收端，将段上交给传输层实体
- 网络层协议存在于每一个主机和路由器
-
路由器检查每一个经过它的IP数据报的头部
2.1网络层的关键功能。（转发、路由）
-
转发: (是一种局部的概念/功能…数据平面的…依赖于路由表…)
将分组从路由器的输入接口转发到合适的输出接口 -
路由: （是一种全局的概念/功能…控制平面的…路由表…）
使用路由算法来决定分组从发送主机到目标接收主机的路径
旅行的类比：
转发: 通过单个路口的过程
路由: 从源到目的的路由路径规划过程
两个简单的概念，相互配合就能够把源主机的分组传输到目标主机
3.网络层：数据平面、控制平面
数据平面
- 本地，每个路由器功能
- 决定从路由器输入端口到达的分组如何转发到输出端口
- 转发功能：
- 传统方式：基于目标地址+转发表
- SDN方式：基于多个字段+流表
控制平面
- 网络范围内的逻辑
- 决定数据报如何在路由器之间路由，决定数据报从源到目标主机之间的端到端路径
- 2个控制平面方法:
- 传统的路由算法: 在路由器中被实现
（就只能匹配路由表，做分组的转发） - software-defined networking (SDN): 在远程的服务器中实现
（Compare to the traditional routing algorithm，SDN is much more flexible.
SDN 可以多个动作：转发、Block、泛洪、修改某些字段…
- 传统的路由算法: 在路由器中被实现
一张简单的图
3.1转发-传统方式：
每-路由器(Per-router)控制平面
-
在每一个路由器中的单独路由器算法元件，在控制平面进行交互
分布式的计算路由表，ip协议实体根据路由表来匹配，再转发到来的分组 -
路由和转发的相互作用
紧耦合的控制平面和数据平面，以及分布式的路由表（遍布全球，你算你的我算我的…）
causing some problems： 路由器的运行逻辑修改极其困难。很 "死板（inflexible/stiff）"
“路由实现控制功能，路由表是控制平面和数据平面的一个 “粘合体””
3.2转发-SDN方式：
（标题链接是百度百科的介绍）
———— 改变僵化的传统路由局面
摘了百度百科上的几句下来：
SDN中的接口具有开放性，以控制器为逻辑中心 [1] ，南向接口负责与数据平面进行通信，北向接口负责与应用平面进行通信，东西向接口负责多控制器之间的通信。
·
SDN的本质特点是控制平面和数据平面的分离以及开放可编程性。通过分离控制平面和数据平面以及开放的通信协议，SDN打破了传统网络设备的封闭性。此外，南北向和东西向的开放接口及可编程性，也使得网络管理变得更加简单、动态和灵活
-
逻辑集中的控制平面
一个不同的（通常是远程的）控制器与本地控制代理（CAs）交互
（这里的CA：Control Agent控制代理）
控制平面的功能，
集中交给了一个Remote Server上的远程控制器（Controller）/网络操作系统，去做。
然后Remote Controller 计算出的流表 ，通过南向接口，交给分组交换设备的CA，
各个CA对流表进行装载，然后对流表中的多个字段进行matching
匹配完成后，采取流表对应的表项，所相应的动作
4.网络服务模型
Q: 从发送方主机到接收方主机传输数据报的“通道”，网络提供什么样的服务模型？
-
对于单个数据报的服务:
可靠传送（保序、无误）
延迟保证，如：少于40ms的延迟； -
对于数据报流的服务:
保序数据报传送
保证流的最小带宽
分组之间的延迟差
（要是延迟差为0，那么接收方就“同步接收分组”，对于Receiver是一个很好的事情）
4.1连接建立
（TCP 的连接，是面向连接，
只体现在源主机和目标主机之间，而具体的物理上的，真正的连接没有体现）
网络层中，主机和主机之间的连接称为，有连接
-
在某些网络架构中是第三个重要的功能
- ATM, frame relay, X.25
-
在分组传输之前，在两个主机之间，在通过一些路由器所构成的路径上建立一个网络层连接
- 涉及到路由器
-
网络层和传输层连接服务区别:
网络层: 在2个主机之间，涉及到路径上的一些路由器
传输层: 在2个进程之间，很可能只体现在端系统上
(TCP连接)
二、路由器组成
路由器结构概况（高层面(非常简化的)通用路由器体系架构）
- 路由： 运行路由选择算法／协议 (RIP, OSPF, BGP)-生成路由表
- 转发： 从输入到输出链路交换数据报-根据路由表进行分组的转发
下图中间大红框框，应该是 “high-speed switching fabric” 高速开关结构
其中四角的红蓝绿颜色的框框分别代表：
图中分布式交换有queuing（课件pdf又错了，多了个e），
是因为这个 “红色框框”左右两边的箭头的传输速度不配。。
一般来说，右箭头要比左箭头faster。
但是根据生活经验 ，排的队越长说明排 队这一方的“请求服务”的 速度更快
·
出现queuing的原因是这样的：
输入端口缓存
有可能因为排队，在输入端口被drop
也有可能在输出端口被drop
注意：
- 实际中的路由器的Router input ports和 output ports 是同一个端口，
- 只是为了方便输入输出端口的讲解才分成两个“独立的输入输出端口”
到此为止，介绍了input ports了，
下面介绍input ports 和 output ports之间的 switch fabric
1.交换结构（Switching Fabric ）
-
将分组从输入缓冲区传输到合适的输出端口
-
交换速率：分组可以按照该速率从输入传输到输出 (单位PPM，packet per minute)
运行速度经常是输入/输出链路速率的若干倍
N 个输入端口：
交换机构的交换速度是输入线路速度的N倍比较理想，才不会成为瓶颈 -
3种典型的交换机构
分别介绍如下：
1.1通过内存交换
-
第一代路由器:
在CPU直接控制下的交换，采用传统的计算机
分组被拷贝到系统内存，CPU从分组的头部提取出目标地址，
查找转发表，找到对应的输出端口，拷贝到输出端口
转发速率被内存的带宽限制
(数据报通过BUS （系统总线） 两遍)
一次只能转发一个分组（速度慢）
1.2通过总线（并非系统总线）交换
- 数据报通过共享总线，从输入端口转发到输出端口
- 总线竞争: 交换速度受限于总线带宽
- 1次处理一个分组
- 1 Gbps bus, Cisco 1900； 32 Gbps bus, Cisco 5600；
对于接入或企业级路由器，速度足够**（但不适合区域或骨干网络）**
1.3通过互联网络(crossbar等)的交换
啊这，啥啊，互联网络，没有好名词嘛？比如说：穿越火条、交叉木条…哈哈哈
- 同时并发转发多个分组，克服总线带宽限制
- Banyan（榕树）网络，crossbar(纵横)和其它的互联网络被开发，
将多个处理器连接成多处理器 - 当分组从端口A到达，转给端口Y；控制器短接（短路）相应的两个总线
- 高级设计：将数据报分片为固定长度的信元，通过交换网络交换
- Cisco12000：以60Gbps的交换速率通过互联网络
2.输出端口
2.1输出端口排队
假设交换速率R_switch 是R_line的N倍（N：输入端口的数量）
当多个输入端口同时向输出端口发送时，
缓冲该分组（当通过交换网络到达的速率超过输出速率则缓存）
排队带来延迟，由于输出端口缓存溢出则丢弃数据报！
Besides，先来的不一定先output。这is up to Scheduling Rules
2.2需要多少缓存?
2.3调度机制
调度: 选择下一个要通过链路传输的分组
-
FIFO (first in first out) scheduling: 按照分组到来的次序发送
-
优先权调度：发送最高优先权的分组
（具体咋标记是高级计算机网络中的内容，研究生阶段会上） -
Weighted Fair Queuing (WFQ，加权公平队列):
-
其他的Scheduling（vip加速服务啊…svip加速服务啊…铂金会员…星钻会员…哈哈）
突然好奇什么是VIP了：
于是我baidu一下：
VIP是very important person的缩写,起源于上个世纪80年代,当时电子邮件在美国一些发达地区很流行,人们没事就发一封快捷简单便宜的邮件向朋友问候.一个人在发送邮件的时候不想让其他人知道邮件的内容,所以就把邮件标名为very important person,后来VIP这个词被沿用到现在.字面意思是很重要的人,有文采的翻译就是贵宾,大人物之类的.
本篇结束