互联网架构

1969，在ARPAnet上第一个数据包从UCLA发送到SRI

• 互联网即包传输
• 包传输服务是通用标准
• 可利用多种底层技术来支持多种应用，由IP和TCP标准关联起来

概念与需求

互联网架构：设计原则

对互联网的需求

• 尽力而为地将一个包从任意源传递给一个IP地址所指定的目的
• 通用化：不为具体目标
• 长久
• 安全
• 可用性与弹性
• 可管理：FCAPS（故障/配置/记账/性能/安全管理）
• 经济可行：网络设备昂贵，如何投资与盈利
• 社会需求：数字化、贸易、言论自由…

要素与原则

1. 共识

• 为了系统工作需要一致同意的：
  • 数据组织为“包”，包头部格式
  • 假设单一全局地址空间（但NAT打破该假设）
  • 网络与网络之间：AS号、BGP
• 便于达成一致的
  • 应用标识与网络标识之间：DNS
  • 应用传输与网络传输之间：TCP

2. 接口

• 系统的基本模块，模块通过接口（interface）来定义
• 模块化方式：如何切分系统。分层，底层模块不依赖于上层模块。
  • 典型的例子就是互联网的分层结构。AS也体现了一种模块化方式，网络内部自行管理，无需外界干预。
• 功能依赖关系：“最小化依赖”
• 什么是持久不变的：设置设计中的稳定点，系统围绕该点演进，系统更长寿

核心原则

1. 数据报
   • 共识：数据组织为“包”，包头部格式
   • 模块化方式：网路提供基本传输服务（尽力而为）
   • 功能依赖：只需指定IP地址即可通信
2. 端到端：在端实现应用功能，而不是在网络中
   • 网络中立性：网络平等对待所有包
   • 命运共享：流状态与流的端节点在一起，状态与节点一起损失是可接受的
   • 模块化方式：路由器指根据包头做转发决策
   • 功能依赖：对网络服务功能和性能的假设最小化
     • 可靠性依赖端节点来保证
3. TCP基于字节

架构与功能的关系

表达力（Expressive Power）

emmm….有点抽象（先跳过）

逐跳行为（Per-Hop Behaviors）

• 表达力影响功能，不决定功能

网络功能由一系列逐跳行为构成，应用关心的是由一条路径上路由器的PHB所得到的端到端结果

• 路由器基本的PHB：转发包，或丢弃包
• 架构期望的PHB：转发，最终传递给目的
• 架构并不关心如何路由，即经过哪一条路径
• 架构期望之外的PHB：防火墙、NAT