计算机网络--作业

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作业一

1、比较电路交换、报文交换和分组报文交换优缺点

电路交换

电路交换是以电路连接为目的的交换方式,通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)。

优点:

①由于通信线路为通信双方用户专用,数据直达,所以传输数据的时延非常小

②通信双方之间的物理通路一旦建立,双方可以随时通信,实时性强。

③双方通信时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。

④电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。

⑤电路交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。

缺点:

① 电路交换的平均连接建立时间较长,如果计算机间进行小数据量的随机突发式通信,那么会有较多的时间浪费在电路的连接和建立上。

② 电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,在通信双方的传输空闲期,线路也不能供其他用户使用,所以信道利用较低。

③ 电路交换传输时,数据直达,不同规格、不同类型、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。

报文交换

报文交换是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,报文整个地发送,一次一跳,在交换结点采用存储转发的传输方式,即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理,等到相应的输出电路有空闲时再送出。

优点:

① 报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送报文。

② 由于采用存储转发的传输方式,使之具有下列优点:

a) 在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,加之交换结点还具有路径选择,就可以做到某条传输路径发生故障时,重新选择另一条路径传输数据,提高了传输的可靠性;

b) 在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配,甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信;

c) 提供多目标服务,即一个报文可以同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的;

d) 允许建立数据传输的优先级,使优先级高的报文优先转换。

③ 通信双方不是固定占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

缺点:

① 报文交换只适用于数字信号。

② 由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程,可能需要排队,从而引起转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量愈大,造成的时延就愈大,因此报文交换的实时性差,不适合传送实时或交互式业务的数据。

③ 由于报文长度没有限制,而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路不空闲时,还可能要存储几个完整报文等待转发,要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本,减少结点的缓冲存储器的容量,有时要把等待转发的报文存在磁盘上,进一步增加了传送时延。

分组交换

基于报文交换,将报文划分为更小的数据单位:报文分组(段、包、分组)。分组交换仍采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去。

优点:

① 分组交换不需要为通信双反预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送分组。

② 由于采用存储转发的传输方式所带来的的和报文转发相似的优点

③ 通信双方不是固定的占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

④ 加速了数据在网络中的传输。因而分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了传输时间。

⑤ 分组长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,所以简化了交换节点中存储器的管理。

⑥ 分组较短,出错几率减少,每次重发的数据量也减少,不仅提高了可靠性,也减少了时延。

缺点:

① 分组交换只适用于数字信号。

② 分组交换不能通过建立连接来保证通信所需的资源,因而无法保证通信时端到端所需的带宽

③ 由于数据进入交换节点后要经历存储转发这一过程,可能需要排队,从而引起的转发时延(包括接受分组、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量越大,造成的时延就越大,实时性较差。

④ 因为分组交换将报文分割,所以可能出现失序,丢失或重复分组的问题,分组到达目的节点时,对分组按编号进行排序等工作,增加处理的复杂度。(即使采用虚电路服务,虽无失序问题,但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。)

总的来说,如果传送的数据量很大,且其传送时间远大于连接建立时间,则采用电路交换较为合适;如果端到端的通路有很多段的链路组成,或者是通信端之间大多是随机突发数据的传送时,采用分组交换传送数据更为合适。从提高整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延小、灵活性强,特别适合于计算机之间的突发式的数据通信。

2、收发两端距离为5000KM,信号在媒体上传输速率为3*10^8m/s
,发送速率为1000Mbps,不考虑处理延迟和排队延迟情况下,发送1024000MB数据接收端完整接收的理论最快所需时间是多少?

先统一单位:

发送速率 = 1000Mbps = 1*10^9 bit/s

收发两端距离 = 5000km = 5*10^6 m

数据量 = 1024000MB = 1024000 * 1024 * 1024 * 8 = 8589934592000 bit

媒体上传输时间 = 5*10^6 ÷ 3×10^8 = 0.0167s

发送端发送时间 = 8589934592000 ÷ 1*10^9 = 8,589.9346s

理论最快完整接收时间 = 媒体上传输时间 + 发送端发送时间 = 8,589.9513s

3、试举例说明OFDM、QAM的作用和意义

QAM是一种常用的调制技术,用于在数字通信系统中将数字信号调制为模拟信号,以便在传输介质上传输。它将两个调制信号正交调制到同一个载波上,因此可以通过改变两个调制信号的振幅和相位来编码更多的比特。其作用和意义如下:

① 提高数据传输速率: QAM可以通过在相位和振幅上编码数据位来实现更高的数据传输速率,使得在有限的带宽内能传输更多的数据量。

② 提高频谱效率: 与一些其他调制技术相比,QAM能够更有效地利用频谱资源,实现更高的频谱效率,从而在有限的频谱范围内传输更多的信息。

③ 抗噪声性能好: QAM对于传输中的噪声有一定的鲁棒性,可以通过适当的调制技术和解调技术来减少传输中的误码率,提高传输的可靠性。

④ 灵活性强: QAM可以根据具体的应用需求灵活地调整调制阶数,从而在不同的环境下满足不同的传输要求。

⑤ 广泛应用: QAM被广泛应用于数字通信领域,包括无线通信、有线通信、光纤通信以及各种数据通信系统中,如数字电视、调制解调器、无线局域网等。

因此,QAM作为一种高效的调制技术,在现代通信系统中扮演着关键角色,使得数字信号能够高效地在各种传输介质中传输,并在不同应用场景下实现高速、可靠的数据传输。

OFDM是一种常用的调制技术,主要应用于数字通信中。它将高速数据流分成多个较低速的子流,并将这些子流分配到不重叠的正交子载波上。OFDM的作用和意义如下:

① 抗多径衰落: OFDM能够有效应对多径传播引起的信号衰减和干扰。通过将信号分成多个子载波,在接收端可以针对各个子载波的不同衰减情况进行补偿,从而提高信号的传输质量和稳定性。

② 提高频谱利用率: OFDM将频谱分成多个窄带子载波,在频域上实现了频谱的有效利用,使得可以在有限的带宽内传输更多的数据量。这样的特性使得OFDM适用于高速数据传输,如数字电视、无线局域网(WLAN)以及其他需要高带宽的通信系统。

③ 降低传输延迟: 通过同时传输多个子载波,OFDM能够减少传输延迟,特别是在大容量数据传输和多媒体传输中,能够保证数据的及时性和实时性,从而提高用户体验。

④ 抗频率选择性衰落: OFDM能够有效应对频率选择性衰落,使得信号能够更好地通过频率选择性衰落通道,减少信号的失真和衰减,提高通信系统在复杂信道环境下的性能稳定性。

⑤ 适应不同传输环境: OFDM适用于不同的传输介质,包括无线和有线传输环境,因此在各种通信系统中得到了广泛的应用,如4G和5G移动通信系统、数字广播、数字电视等。

因此,OFDM作为一种关键的调制技术,具有抗干扰能力强、频谱利用率高、传输稳定性好等优点,因此在现代通信领域发挥着重要作用,推动了数字通信技术的发展,并在各种通信应用中取得了显著的成就。

4、利用Wireshark抓取任一次本机与远程服务器通讯过程,能否获取本机及通信对端MAC地址,帧类型及帧长(截图),路由等信息,并求通讯过程中平均RTT和最大时延抖动。

image.png

帧类型为IPv4,帧长为60字节,本机mac:3c:78:43:71:09:42

目的IP地址是远程服务器的地址,但是目的MAC地址是本局域网网关的MAC地址,所以在跨局域网的远程通信中无法获取远程端的MAC地址,数据分组在网络中的传输的过程中,网络设备在转发时会将数据帧的源MAC地址替换为自己的MAC地址,将目的MAC地址替换为路由下一跳网络设备的MAC地址。因此,我们虽然无法通过本机设备的抓包看到完整的路由信息,但可以通过MAC帧中的目的MAC地址知道路由的下一跳地址。

可以计算出这次通信中远程服务器三次回复的RTT分别为:

41.5ms,0.036ms,0.025ms

则有:

平均RTT:(41.5+0.036+0.025) / 3 = 13.85 ms

最大时延抖动为:41.5-0.025= 41.475 ms

作业二

1、请利用工具实时侦测实验室和宿舍无线局域网信号(截图)并分析特点及异同,针对两个不同场景能否提出优化方案

实验室无线局域网信号特点:

  1. 网络拓扑和设备密度: 实验室通常配备有更多的专业设备,如服务器、计算机集群等,可能需要更强大的网络支持。因此,实验室的Wi-Fi网络可能配置有更多的路由器、交换机和接入点。

  2. 带宽需求: 由于实验室通常需要进行大量数据传输、实验和计算任务,对于带宽的需求可能更高。因此,实验室Wi-Fi网络可能会配置更高速的带宽。

  3. 安全性:由于实验室可能涉及到敏感数据和研究,Wi-Fi网络的安全性可能更加重要。因此,实验室网络可能采用更严格的安全策略,如加密和访问控制。

宿舍无线局域网信号特点:

  1. 用户密度: 宿舍通常有大量的住户,每个住户可能连接多个设备到Wi-Fi网络,例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。因此,宿舍Wi-Fi网络可能需要支持更多的连接设备。

  2. 娱乐和社交需求:宿舍居住者通常使用Wi-Fi进行娱乐和社交活动,如在线视频、社交媒体等。这可能导致网络的高峰使用时段。

  3. 简单的配置:宿舍Wi-Fi网络可能需要简化的配置,以适应不同居住者的需求。这可能包括易于连接的无线网络名称(SSID)和简单的访问密码。

异同点:

  1. 带宽需求: 无论是实验室还是宿舍,都可能面临带宽需求的挑战,特别是在高峰使用时段。

  2. 稳定性:两者都需要稳定的Wi-Fi连接,以确保设备能够顺畅地进行通信和传输数据。

优化方案:

  1. 设备管理和带宽分配: 在实验室中,可以考虑使用高级的设备管理工具来优化网络性能,确保设备得到适当的带宽。在宿舍中,可以考虑实施带宽限制,以防止个别用户占用过多的网络资源。

  2. 定期更新设备和软件:无论是实验室还是宿舍,都应该定期更新网络设备的固件和软件,以确保网络安全性和性能。

  3. 考虑使用Mesh网络: 对于宿舍或大型实验室,可以考虑使用Mesh网络,以提供更好的覆盖范围和连接稳定性。

  4. 实施合适的安全策略:无论是实验室还是宿舍,都需要实施适当的安全策略,包括加密、访问控制和防火墙,以保护网络和用户数据的安全。

  5. 定期监测和优化:定期监测网络性能,识别瓶颈并进行优化。这可以通过使用网络性能监测工具来实现。

2、试比较5G与无线局域网802.11ac/ax技术特点,请分析5G建设与大型无线局域网覆盖是否存在融合部署方案

比较5G与无线局域网802.11ac/ax技术特点:

  1. 频段和覆盖范围:
    • 5G: 使用更高频率的毫米波和子毫米波频段,具有较大的带宽和较短的覆盖范围,适合高密度城市区域。
    • 802.11ac/ax:使用2.4GHz和5GHz频段,提供相对较大的覆盖范围,适合家庭、企业和公共场所的局域网络。
  2. 带宽和速度:
    • 5G:提供更高的带宽和速度,支持更多设备同时连接,适合大规模移动通信和高速数据传输。
    • 802.11ac/ax:通过多个MIMO天线和更高的调制解调器技术,提供较高的局域网络速度,适合宽带互联网接入和无线局域网络需求。
  3. 延迟:
    • 5G:具有较低的端到端延迟,适合对延迟敏感的应用,如虚拟现实、远程医疗等。
    • 802.11ac/ax: 在低延迟方面相对较好,适用于实时音视频通信和在线游戏。
  4. 连接密度:
    • 5G: 支持大规模设备连接,适用于物联网和大规模传感器网络。
    • 802.11ax: 提供更好的连接密度管理,适用于高密度区域,如机场、体育场馆等。
  5. 部署成本:
    • 5G: 建设和维护成本相对较高,需要基站等硬件设施。
    • 802.11ac/ax: 部署相对较灵活,适用于小型企业和家庭网络。
      5G建设与大型无线局域网覆盖的融合部署方案:
  6. 共存与互补:
    • 5G和802.11ac/ax可以在同一区域共存,并通过智能的设备管理和网络选择机制实现互补覆盖。
    • 针对高密度区域,可以优先使用5G,而在低密度或远离基站的区域,则通过802.11ac/ax提供更广泛的覆盖。
  7. 切换策略:
    • 利用智能切换策略,根据设备和网络状况,动态选择5G或802.11ac/ax,以优化网络性能。
    • 在高密度区域,5G可处理更多连接,而在低密度区域,802.11ax可以提供更经济的解决方案。
  8. 无缝漫游:
    • 实现5G和802.11ac/ax之间的无缝漫游,确保用户在不同网络间切换时无感知或最小化中断。
  9. 统一管理:
    • 通过统一的网络管理平台,对5G和802.11ac/ax进行集中管理,简化运维和故障排除。
  10. 应用场景驱动:
    • 根据具体应用场景和需求,有选择地部署5G或802.11ac/ax,以满足不同业务的性能和覆盖要求。

3、比较IPv6有状态与无状态地址分配工作特点

IPv6地址分配可以分为有状态(Stateful)和无状态(Stateless)两种方式,它们在工作特点上有一些显著的区别。
有状态地址分配:

  1. 工作特点:
    • 有状态地址分配使用动态主机配置协议(DHCPv6),其中有一个中央服务器(DHCPv6 Server)负责为客户端分配IPv6地址。
    • DHCPv6服务器根据地址池和配置信息为客户端分配IPv6地址,同时提供其他网络配置参数,如DNS服务器、网关等。
  2. 管理和控制:
    • 有状态地址分配提供更多的管理和控制,管理员可以在DHCPv6服务器上配置特定的IPv6地址范围,以便更精确地控制地址分配。
  3. 维护:
    • 客户端需要向DHCPv6服务器发送地址请求,并在租约到期时进行续约。维护过程中,服务器和客户端之间的通信是必需的。
      4.灵活性:
    • 有状态分配更灵活,可以根据网络策略和管理需求配置IPv6地址。
      无状态地址分配:
  4. 工作特点:
    • 无状态地址分配使用无状态自动配置(SLAAC),其中客户端根据接收到的路由器宣告(RA)消息,自行生成IPv6地址。
    • 客户端使用EUI-64算法从接口标识符和网络前缀中生成全局唯一的IPv6地址。
  5. 简化:
    • 无状态地址分配简化了地址分配过程,无需中央服务器分配地址,减少了网络中的单点故障。
  6. 效率:
    • 无状态自动配置更高效,因为它减少了与服务器的通信,并且不需要在网络中维护地址分配状态。
  7. 依赖路由器宣告:
    • 无状态地址分配依赖于路由器宣告,要求网络中的路由器定期发送RA消息,通知客户端网络前缀和其他配置信息。
  8. 限制:
    • 无状态自动配置的灵活性较低,不能提供像DHCPv6那样的丰富配置选项,如DNS服务器和其他网络参数。
      共同点:
  9. IPv6地址:
    • 两者都用于IPv6地址分配,确保设备能够在IPv6网络中获得唯一的全局地址。
      2.网络效率:
    • 无论有状态还是无状态,IPv6都致力于提高网络效率和简化配置。
  10. 支持移动性:
    • 两者都支持设备在网络中移动时自动获得新的IPv6地址。
      选择有状态还是无状态地址分配取决于网络的具体要求和管理策略。有状态地址分配通常用于需要更精确控制和配置的场景,而无状态地址分配则适用于需要简化和提高效率的环境。

4、分析移动IPv6数据通讯过程与移动IPv4有何异同,效率有何差异

移动IPv4与IPv6的异同:

  1. 地址空间:
    • IPv6: 采用128位的地址空间,解决IPv4地址耗尽问题。
    • IPv4: 使用32位地址,IPv4地址资源有限。
  2. 地址配置:
    • IPv6: 支持 Stateless Address Autoconfiguration (SLAAC) 和 DHCPv6,自动配置地址。
    • IPv4: 需要DHCP或手动配置。
  3. 地址长度:
    • IPv6: 地址长度较长,提供更多唯一地址。
    • IPv4: 地址长度相对较短。
  4. 安全性:
    • IPv6: 强制使用IPsec,提高安全性。
    • IPv4: IPsec是可选的。
  5. 移动性支持:
    • IPv6:内置对移动性的支持,Mobile IPv6。
    • IPv4: 移动性支持需要使用Mobile IP扩展。
      效率差异:
  6. 地址配置效率:
    • IPv6: 采用SLAAC和自动配置,提供更快的地址配置。
    • IPv4: 需要DHCP或手动配置,配置速度相对较慢。
  7. 路由优化:
    • IPv6: 设备在新网络中通信时,通信对等体可通过知道设备的当前位置直接发送数据包,减少路径。
    • IPv4: 移动IPv4也支持路由优化,但IPv6天生支持此特性,更为高效。
  8. 地址空间利用效率:
    • IPv6: 提供更大的地址空间,减少地址冲突,支持更多设备。
    • IPv4: 有限的地址空间可能导致地址冲突和NAT的使用,影响效率。
      总体而言,移动IPv6在地址配置、路由优化和地址空间利用等方面相对于IPv4更为高效。IPv6的设计考虑了日益增长的设备数量和对移动性的需求,提供了更现代、灵活、高效的解决方案。
      5、比较分析RIP,OSPF和BGP工作特点及区别
      RIP(Routing Information Protocol),OSPF(Open Shortest Path First),和BGP(Border Gateway Protocol)都是用于路由的网络协议,但它们有不同的工作特点和应用场景。下面是对它们的比较分析:
  9. RIP (Routing Information Protocol):
  • 工作特点:
    • RIP属于距离矢量协议,使用跳数(hop count)作为路由选择的度量标准。
    • 定期广播路由表信息,每30秒发送一次更新,基于Bellman-Ford算法。
    • 收敛较慢,因为它只关注跳数,而不考虑链路质量等因素。
  • 应用场景:
    • 适用于小型网络,对带宽要求不高,且网络拓扑比较简单的场景。
  1. OSPF (Open Shortest Path First):
  • 工作特点:
    • OSPF是一种链路状态协议,通过链路状态数据库计算最短路径。
    • 使用Dijkstra算法来计算最短路径。
    • 分层结构,将网络划分为区域,每个区域有一个Area Border Router (ABR)。
  • 应用场景:
    • 适用于大型企业网络和互联网服务提供商,支持复杂拓扑结构和更好的灵活性。
    • 提供更好的可扩展性和更快的收敛速度。
  1. BGP (Border Gateway Protocol):
  • 工作特点:
    • BGP是一种路径矢量协议,用于互联网中的路由选择。
    • 主要用于跨不同自治系统(AS)之间的路由选择,考虑到网络策略和路径属性。
    • 不关注物理距离,而是根据AS路径选择最佳路径。
  • 应用场景:
    • 用于连接不同的自治系统,主要在互联网核心路由器之间使用。
    • 支持多路径选择和路由策略的定制,适用于大规模互联网路由。
      主要区别:
      1.度量方式:
    • RIP使用跳数作为度量,OSPF使用链路状态数据库计算最短路径,而BGP考虑多种因素,如AS路径、策略等。
  1. 网络规模:
    • RIP适用于小型网络,OSPF适用于中到大型企业网络,而BGP主要用于大规模互联网核心路由器之间。
  2. 更新方式:
    • RIP定期广播整个路由表,OSPF在链路状态发生变化时更新,而BGP主要通过BGP消息更新。
  3. 路径选择:
    • RIP和OSPF选择最短路径,而BGP选择基于AS路径的路径。
  4. 用途:
    • RIP和OSPF通常用于内部网络,BGP用于互联网边界路由。
      综合而言,选择使用RIP、OSPF还是BGP取决于网络的规模、拓扑结构、性能需求和部署场景。
      6、分析MPLS与SRv6特点、区别及联系
      MPLS 特点:
  5. 标签交换:
    • MPLS使用标签(Label)来标识不同的流量流,从而实现快速的标签交换,提高数据包转发效率。
  6. 隧道技术:
    • MPLS允许建立虚拟专用网络(VPN)和层 2/3 的虚拟专用线路,使得在广域网中构建隧道变得更加容易。
  7. 分层结构:
    • MPLS网络通常具有层次结构,包括边缘、核心和汇聚层,有助于实现分段、隔离和流量工程。
  8. 中继路由:
    • MPLS可以用作中继路由器,为不同的网络提供透明的连接,促进跨越不同网络的通信。
      SRv6 特点:
  9. 基于IPv6:
    • SRv6是基于IPv6的,通过IPv6数据包头中的Segment Routing Header来携带路由信息。
  10. 源路由:
    • SRv6使用源路由的方式,将路由信息嵌入到IPv6数据包中,使得网络路径可以在源端点端确定,而不是在中间路由器上。
  11. 灵活性和可编程性:
    • SRv6提供了更大的灵活性和可编程性,可以动态调整网络路径,支持更多的服务和应用需求。
  12. 简化网络架构:
    • SRv6消除了传统MPLS中的标签交换和辅助协议,简化了网络架构和配置。
      区别与联系:
  13. 底层协议:
    • MPLS使用专门的标签交换协议,而SRv6基于IPv6,直接在IPv6数据包中携带路由信息。
  14. 路径控制:
    • MPLS通常需要通过协议(如LDP或RSVP-TE)来控制路径,而SRv6使用源路由,路径信息由源端点指定。
  15. 可编程性:
    • SRv6提供更高的可编程性,可以动态调整路径,适应不同的应用需求,而MPLS配置相对静态。
  16. 网络复杂性:
    • SRv6的设计目标之一是简化网络架构,而MPLS网络可能需要更多的配置和管理。
  17. 互操作性:
    • MPLS在很多网络中得到了广泛的部署,而SRv6作为较新的技术,互操作性可能在一些环境中还需要进一步验证。
      MPLS和SRv6都有各自的优势和适用场景。MPLS在传统网络中有着丰富的经验和部署基础,而SRv6则提供了更加灵活和可编程的选项,适用于新一代网络的设计。在实际部署中,选择哪种技术取决于具体的业务需求和网络设计目标。

作业三

1、选择不少于3个不同服务商的DNS服务器(本校210.40.0.33,2001:250:2c00::33,本地运营商,云服务厂商或公共DNS服务商),测试到www.taobao.com,www.qq.com,www.jd.com,www.sohu.com, 利用WIRESHARK抓包工具,服务器IP地址、地理位置、访问延迟、TRACEROUTE记录,并分析为什么会产生差异(v4/v6有无差异),给出推荐的DNS服务器及理由。

  • www.taobao.com

    | DNS服务器 | 服务器IP地址 | 地理位置 | 访问延迟 |

    | ------------------------ | --------------- | ------------------------- | -------- |

    | 210.40.0.33(本校) | 113.141.190.107 | 中国 陕西省 西安市 (电信) | 33ms |

    | 202.98.198.167(贵州电信) | 119.147.99.234 | 中国 广东省 东莞市 (电信) | 52ms |

    | 223.5.5.5(阿里云DNS) | 113.141.190.106 | 中国 陕西省 西安市 (电信) | 32ms |

    • TRACEROUTE记录

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • www.qq.com

    | DNS服务器 | 服务器IP地址 | 地理位置 | 访问延迟 |

    | ------------------------ | -------------- | ------------------------------------- | -------- |

    | 210.40.0.33(本校) | 109.244.236.65 | 中国 广东省 深圳市 (腾讯云 数据中心) | 63ms |

    | 202.98.198.167(贵州电信) | 121.14.77.221 | 中国 广东省 深圳市(电信 数据中心) | 52ms |

    | 223.5.5.5(阿里云DNS) | 109.244.236.76 | 中国 广东省 深圳市 (腾讯云 数据中心) | 62ms |

    • TRACEROUTE记录

    • 计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • www.jd.com

    | DNS服务器 | 服务器IP地址 | 地理位置 | 访问延迟 |

    | ------------------------ | --------------- | ------------------------- | -------- |

    | 210.40.0.33(本校) | 119.188.208.2 | 中国 山东省 济南市 (电信) | 73ms |

    | 202.98.198.167(贵州电信) | 182.247.251.223 | 中国 云南 昆明 (电信) | 50ms |

    | 223.5.5.5(阿里云DNS) | 119.188.208.2 | 中国 山东省 济南市 (电信) | 47ms |

    • TRACEROUTE记录

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • www.sohu.com

    | DNS服务器 | 服务器IP地址 | 地理位置 | 访问延迟 |

    | ------------------------ | --------------- | ----------------------------- | -------- |

    | 210.40.0.33(本校) | 58.205.220.34 | 中国 湖北省 武汉市 (教育网) | 22ms |

    | 202.98.198.167(贵州电信) | 111.123.250.216 | 中国 贵州 遵义 (电信) | 46ms |

    | 223.5.5.5(阿里云DNS) | 58.205.220.36 | 中国 湖北省 武汉市 (教育网) | 22ms |

    • TRACEROUTE记录

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • 差异产生原因:受地理位置,距离,带宽等因素影响产生差异,如dns不同,目的网站所解析的IP地址不同,有时还会出现目标ip不可达的情况,导致访问不了网站

  • 推荐阿里云dns,平均下来,访问最快,最稳。

2、分析WINDOWS远程桌面、QQ远程协助和向日葵(或其他类似工具)实现远程桌面控制和传输文件时的通讯过程和协议特点(要求至少保证通讯双方在两种以上场景:是否同LAN,在不同NAT内,不同运营商场景)

在同一个LAN中使用向日葵远程控制(192.168.65.8控制192.168.65.21):

  • 首先经过TCP三次握手 建立与服务器117.18.232.200的TCP连接

    • TCP协议特点:面向连接的、字节流和可靠传输

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • 使用TLSv1.2协议对数据进行加密传输

    • TLSv1.2协议特点:对TCP传输进行公钥加密

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • 传输数据进行远程控制

    计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

3、分别在实验室和宿舍访问link.springer.com,dl.acm.org,www.ieee.org,www.cnki.net,跟踪比较路并分析通过的AS数量和差异,同时用Wireshark抓取访问网站和下载资源的过程,解释其通讯过程,并针对RTT、首发包大小、接收窗口等进行分析

  • 实验室(本校dns:210.40.0.33 || link.springer.com:151.101.76.95)

    计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • 宿舍(贵州移动dns:211.139.5.29 || link.springer.com:34.149.66.100))

    计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

  • 宿舍(本校dns:210.40.0.33 || link.springer.com:151.101.76.95)

    计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

    相同dns的情况下,网站域名所解析的ip是一致的,但实验室和宿舍校园网所处局域网不一致(宿舍:172.16.4.57 实验室:172.19.9.1),导致经过的as不一致,但目的ip相同,所以,最终as是相同的

    而在默认dns的情况下,实验室默认为本校dns,宿舍默认为贵州移动dns,两dns解析出的目标网站的ip不一致,所以导致经过的as不一致。

  • 下表为访问网站在实验室和宿舍经过的as

    | 目标网站 | 实验室(本校dns) | 宿舍(贵州移动dns) |

    | ------------ | ------------------------------------------- | ----------------------------------- |

    | dl.acm.org | 104.18.16.13;AS4538,AS9808,AS3661,AS13335 | 104.18.16.13;AS9808,AS9394,AS13335 |

    | www.ieee.org | 104.111.203.88;AS4538,AS6453,AS3491,AS16625 | 104.109.72.68;AS9808,AS9394,AS16625 |

    | www.cnki.net | 121.194.4.12;AS4538 | 121.194.4.12;AS9808,AS9394,AS4538 |

    如上图所示,同一台电脑(dns、网络相同),初始as是一致的

  • 在www.cnki.net上下载过程:

    • 首先进行TCP三次握手建立连接

    • 计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

    • 再经过TSLv1.3协议进行加密

      计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

    • RTT为0.059868000s 首发包大小245字节 窗口大小64128字节

    • 计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

    计算机网络--作业,其他,计算机网络,网络

4、根据TCP工作模式提出2个以上的优化方法提升效率并给出相应理由

当涉及到TCP的优化时,我们可以考虑以下方法来提高效率:

TCP窗口大小调整:

方法:通过调整TCP窗口大小,可以提高数据传输的效率。增大窗口大小允许更多数据在一次往返中传输,从而提高吞吐量。

理由:原始设计中,TCP窗口大小的最大值为65535字节(64 KiB - 1)。这是发送方在接收到窗口更新之前可以发送的最大数据量。通过增大窗口大小,可以减少往返时间(RTT)对吞吐量的限制1。

TCP拥塞控制优化:

方法:优化TCP拥塞控制算法,使其更智能地适应网络环境。例如,使用基于近端策略优化(PPO)的智能拥塞管理方法,根据实时网络环境选择合适的传输模式。

理由:传统的TCP拥塞控制算法可能在高带宽、高延迟网络中表现不佳。通过智能优化,可以更好地适应不同网络条件,提高数据传输能力2.

这些方法可以根据具体场景和需求进行选择和调整,以提高TCP连接的效率。

5、分析MPTCP工作场景及实现方法

MPTCP是多路径TCP的缩写,它是一种传输层协议,可以让一个TCP连接同时使用多个网络路径进行数据传输,从而提高带宽、负载均衡和可靠性。MPTCP的工作场景包括:

  • 移动设备:移动设备通常具有多个无线接口,如WiFi、4G、5G等,可以同时连接到不同的网络。MPTCP可以在这些接口之间动态地分配流量,实现无缝的切换和更好的用户体验。例如,苹果的iOS7支持MPTCP,用来传输Siri的流量。

  • 数据中心:数据中心中的服务器之间通常有多条冗余的路径,可以提供高速的数据传输。MPTCP可以在这些路径之间进行负载平衡,避免拥塞和冲突,提高吞吐量和效率。例如,Citrix的Netscaler和F5的BIG-IP都支持MPTCP。

MPTCP的实现方法主要包括以下几个方面:

  • 连接建立:MPTCP的连接建立过程与传统的TCP类似,但在初始握手时,双方会交换能力选项,以确定是否支持MPTCP。同时,双方也会交换一个64位的密钥,用来标识这个连接和生成令牌。

  • 子流建立:一旦MPTCP连接建立,它可以启动多个子流(subflow),每个子流通过不同的网络路径传输数据。这些子流可以通过不同的IP地址和端口号来标识。子流的建立也需要进行三次握手,但在SYN报文中,会带有MP_JOIN选项,以指明要加入哪个MPTCP连接和令牌。

  • 数据传输:MPTCP发送的每个数据段都包含两个序列号:子流序列号和数据序列号(DSN)。子流序列号用来保证每个子流上的数据包的有序和可靠传输,数据序列号用来保证整个连接上的数据流的有序和可靠传输。MPTCP可以根据各个子流的状态,动态地调整数据在不同子流上的分配,实现流量控制和拥塞控制。

  • 连接释放:MPTCP的连接释放过程与传统的TCP类似,但需要释放所有的子流。MPTCP还提供了快速关闭的功能,可以通过发送一个RST报文,一次性关闭所有的子流。

6、分析QUIC协议特点及工作优势

快速性:

特点:QUIC通过使用UDP协议而不是TCP协议,减少了握手时间和连接建立的延迟。它还支持多路复用,允许在单个连接上同时传输多个数据流。

优势:QUIC可以更快地建立连接,减少了用户等待页面加载的时间。这对于现代互联网用户来说至关重要,因为我们希望网页能够立即加载。

可靠性:

特点:QUIC基于UDP,但具备类似于TCP的可靠传输功能。它具有数据包丢失恢复和重传机制,确保数据的完整性和准确性。

优势:QUIC在不牺牲可靠性的前提下,提供了更高的性能。它可以应对网络中的丢包和其他问题,确保数据的可靠传输。

安全性:

特点:QUIC内置了加密功能,保护数据的隐私和安全。此外,它还针对拒绝服务 (DoS)、重放攻击、反射攻击、欺骗等类型的攻击进行了优化。

优势:QUIC不仅提供了更好的性能,还增强了网络连接的安全性。

作业四

1、比较QCN与ECN

QCN(Quality Change Notice)和ECN(Engineering Change Notice)都是变更通知的概念,但它们在应用领域和变更的性质上存在差异。

  1. QCN(Quality Change Notice):

    应用领域:QCN通常与质量管理相关,用于通知与产品质量、标准或规范相关的变更。

    性质:QCN强调变更对产品质量的影响,可能涉及到材料、生产过程、标准合规性等方面的改变。

    目的:通常用于确保产品的合规性、性能或其他与质量相关的要求。

  2. ECN(Engineering Change Notice):

    应用领域:ECN主要与工程和设计相关,用于通知与产品设计、工程参数或技术规格相关的变更。

    性质:ECN更侧重于工程和设计方面的变更,可能涉及到设计图纸、规格书、工艺流程等方面的修改。

    目的:通常用于确保产品设计的准确性、符合技术规范,并可能包括设计优化、成本削减等方面的变更。

比较总结:

QCN和ECN都是变更通知的形式,但在应用领域和变更的性质上有差异。

QCN主要关注产品质量方面的变更,强调合规性和性能。

ECN主要关注工程和设计方面的变更,强调设计准确性和技术规范。

两者都在确保产品符合特定标准和规格方面起到关键作用,但关注点和涵盖的范围不同。

2、比较DCTCP与DCQCN

DCTCP(Data Center Transmission Control Protocol)和DCQCN(Data Center Quantized Congestion Notification)都是面向数据中心的拥塞控制机制,用于优化数据中心网络中的流量管理和拥塞控制。下面是它们的比较:

1.定义和目的:

DCTCP:DCTCP是一种拥塞控制算法,用于在数据中心网络中降低拥塞的影响,提高网络性能。它通过标记包的ECN(Explicit Congestion Notification)位来指示网络拥塞。

DCQCN:DCQCN是一种量子化拥塞通知机制,与DCTCP类似,但引入了更精细的量化方法,以更有效地进行拥塞控制。

  1. ECN使用:

    DCTCP: DCTCP使用ECN来标记数据包,当网络中出现拥塞时,通过标记传达拥塞信息。

    DCQCN:同样使用ECN,但在DCQCN中引入了更多的量子化水平,以提供更细粒度的拥塞信息。

  2. 量子化(Quantization):

    DCTCP: DCTCP采用简单的二元(二进制)量子化,即数据包要么被标记为拥塞,要么不被标记。

    DCQCN: DCQCN引入更多的量子化水平,将拥塞状态划分为多个级别,以提供更详细的拥塞信息,有助于更精确地进行拥塞控制。

  3. 适用场景:

    DCTCP: DCTCP适用于一般的数据中心网络拥塞控制场景,但在极端情况下可能不够灵活。

    DCQCN: DCQCN更适用于需要更精细的拥塞信息和控制的数据中心环境,特别是对于使用RDMA(Remote Direct Memory Access)的应用。

  4. 灵活性和精度:

    DCTCP:DCTCP相对较简单,提供了一种有效的拥塞控制方法,但在某些情况下可能缺乏对拥塞状态的详细精度。

    DCQCN:DCQCN引入更多的量子化级别,提供了更灵活和精确的拥塞控制机制,适应了更广泛的网络状况。

总体而言,DCTCP和DCQCN都是面向数据中心网络的拥塞控制机制,DCQCN引入了更多的量子化水平以提供更精细的控制,适用于对网络性能和精度有更高要求的场景。选择哪种机制取决于具体的应用需求和网络环境。

3、分析google falcon工作特点

性能比纯软件传输更上一层楼。在 OCP 全球峰会上,通过开放计算项目 (Open Compute Project) 向生态系统开放 Falcon,该项目是利用 Google 的生产经验帮助业界实现以太网现代化的不二之选。

Falcon 作为硬件辅助传输层而设计,具有可靠性、高性能和低延迟的特点,而且充分利用了经过生产验证的技术,包括 Carousel、Snap、Swift、PLB 以及 CSIG。

Falcon 的底层使用三大关键技术,在有损的高带宽数据中心以太网络实现低延迟。细粒度硬件辅助往返时间 (RTT) 测量、基于硬件的流量整形、快速准确的数据包重传,并与支持多路径和 PSP 加密的 Falcon 连接相结合。在此基础上,Falcon 从一开始就被设计为一种多协议传输,能够支持性能要求和应用语义千差万别的上层协议。上层协议映射层不仅提供与 Infiniband Verbs RDMA 和 NVMe ULP 的开箱即用兼容性,而且包含了对超大规模应用至关重要的其他创新,例如灵活的排序语义和妥善的错误处理。最后一点是,硬件和软件协同设计,配合运行,帮助实现高信息传输速率、低延迟和高带宽等属性,同时保持灵活性,赋能可编程性和持续创新。

Falcon 反映出以太网继续在行业中扮演中坚角色。Falcon 旨在实现超大规模的可预测高性能以及灵活性和可扩展性。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-775965.html

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