节点内网络主要承载什么的流量

⑴ 什么叫网络

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网络，简单的来说，就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。
凡将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路而连接起来，且以功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络资源共享的系统，可称为计算机网络。
网络一词有多种意义，可解作：
1、流量网络（flow network）也简称为网络(network)。一般用来对管道系统、交通系统、通讯系统来建模。有时特指计算机网络 (Computer Network)，或特指其中的互联网 (Internet)由有关联的个体组成的系统，如：人际网络、交通网络、政治网络。
2、由节点和连线构成的图。表示研究诸对象及其相互联系。有时用的带箭头的连线表示从一个节点到另一个节点存在某种顺序关系。在节点或连线旁标出的数值，称为点权或线权，有时不标任何数。用数学语言说，网络是一种图，一般认为它专指加权图。网络除了数学定义外，还有具体的物理含义，即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型，习惯上就称其为什么类型网络，如开关网络、运输网络、通信网络、计划网络等。总之，网络是从同类问题中抽象出来的用数学中的图论来表达并研究的一种模型。
计算机网络是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机系统互相连接起来，按照共同的网络协议，共享硬件、软件和数据资源的系统。
【实现网络的四个要素】
1、通信线路和通信设备
2、有独立功能的计算机
3、网络软件软件支持
4、实现数据通信与资源共享
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【计算机网络的发展历史】
随着1946年世界上第一台电子计算机问世后的十多年时间内，由于价格很昂贵，电脑数量极少。早期所谓的计算机网络主要是为了解决这一矛盾而产生的，其形式是将一台计算机经过通信线路与若干台终端直接连接，我们也可以把这种方式看做为最简单的局域网雏形。
最早的Internet，是由美国国防部高级研究计划局（ARPA）建立的。现代计算机网络的许多概念和方法，如分组交换技术都来自ARPAnet。 ARPAnet不仅进行了租用线互联的分组交换技术研究，而且做了无线、卫星网的分组交换技术研究-其结果导致了TCP/IP问世。
1977-1979年，ARPAnet推出了目前形式的TCP/IP体系结构和协议。1980 年前后，ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作，并以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。1983 年，ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换，并在 UNIX（BSD4.1）上实现了TCP/IP。ARPAnet在技术上最大的贡献就是TCP/IP协议的开发和应用。2个着名的科学教育网CSNET和 BITNET先后建立。1984年，美国国家科学基金会NSF规划建立了13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPANET的骨干地位。 1988年Internet开始对外开放。1991年6月，在连通Internet的计算机中，商业用户首次超过了学术界用户，这是Internet发展史上的一个里程碑，从此Internet成长速度一发不可收拾。

计算机网络的发展阶段
第一代：远程终端连接
20世纪60年代早期
面向终端的计算机网络：主机是网络的中心和控制者，终端（键盘和显示器）分布在各处并与主机相连，用户通过本地的终端使用远程的主机。
只提供终端和主机之间的通信，子网之间无法通信。
第二代：计算机网络阶段（局域网）
20世纪60年代中期
多个主机互联，实现计算机和计算机之间的通信。
包括：通信子网、用户资源子网。
终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源。
电路交换和分组交换。
第三代：计算机网络互联阶段（广域网、Internet）
1981年 国际标准化组织(ISO)制订：开放体系互联基本参考模型（OSI/RM），实现不同厂家生产的计算机之间实现互连。
TCP/IP协议的诞生。
第四代：信息高速公路（高速，多业务，大数据量）
宽带综合业务数字网：信息高速公路
ATM技术、ISDN、千兆以太网
交互性：网上电视点播、电视会议、可视电话、网上购物、网上银行、网络图书馆等高速、可视化。
中国的网络发展史
1、Internet的阶段性发展
我国的INTERNET的发展以1987年通过中国学术网CANET向世界发出第一封E- mail为标志。经过几十年的发展，形成了四大主流网络体系，即：中科院的科学技术网CSTNET；国家教育部的教育和科研网CERNET；原邮电部的 CHINANET和原电子部的金桥网CHINAGBN。
Internet在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段：
第一阶段为1987—1993年，也是研究试验阶段。在此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究InternetInternet技术，并开展了科研课题和科技合作工作，但这个阶段的网络应用仅限于小范围内的电子邮件服务。
第二阶段为1994年至1996年，同样是起步阶段。1994年4月，中关村地区教育与科研示范网络工程进入Internet，从此中国被国际上正式承认为有Internet的国家。之后，Chinanet、CERnet、 CSTnet、Chinagbnet等多个Internet络项目在全国范围相继启动，Internet开始进入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。至 1996年底，中国Internet用户数已达20万，利用Internet开展的业务与应用逐步增多。
第三阶段从1997年至今，是Internet在我国快速最为快速的阶段。国内Internet用户数97年以后基本保持每半年翻一番的增长速度。增长到今天，上网用户已超过1000万。据中国Internet络信息中心（CNNIC）公布的统计报告显示，截至2003年6月30日，我国上网用户总人数为 6800万人。这一数字比年初增长了890万人，与2002年同期相比则增加了2220万人。
中国目前有五家具有独立国际出入口线路的商用性Internet骨干单位，还有面向教育、科技、经贸等领域的非营利性Internet骨干单位。现在有600多家网络接入服务提供商（ISP），其中跨省经营的有140家。
随着网络基础的改善、用户接入方面新技术的采用、接八方式的多样化和运营商服务能力的提高，接入网速率慢形成的瓶颈问题将会得到进一步改善，上网速度将会更快，从而促进更多的应用在网上实现。
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【网络的分类】
按覆盖范围分：
局域网LAN（作用范围一般为几米到几十公里）
城域网MAN（界于WAN与LAN之间）
广域网WAN（作用范围一般为几十到几千公里）
按拓扑结构分类
总线型
环型
星型
网状
按信息的交换方式来分：
电路交换
报文交换
报文分组交换
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【网络安全】
网络安全是一个关系国家安全和主权、社会的稳定、民族文化的继承和发扬的重要问题。其重要性，正随着全球信息化步伐的加快而变到越来越重要。“家门就是国门”，安全问题刻不容缓。
网络安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性学科。
网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠正常地运行，网络服务不中断。
网络安全从其本质上来讲就是网络上的信息安全。从广义来说，凡是涉及到网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究领域。
网络安全的具体含义会随着“角度”的变化而变化。比如：从用户（个人、企业等）的角度来说，他们希望涉及个人隐私或商业利益的信息在网络上传输时受到机密性、完整性和真实性的保护，避免其他人或对手利用窃听、冒充、篡改、抵赖等手段侵犯用户的利益和隐私，访问和破坏。
从网络运行和管理者角度说，他们希望对本地网络信息的访问、读写等操作受到保护和控制，避免出现“陷门”、病毒、非法存取、拒绝服务和网络资源非法占用和非法控制等威胁，制止和防御网络黑客的攻击。
对安全保密部门来说，他们希望对非法的、有害的或涉及国家机密的信息进行过滤和防堵，避免机要信息泄露，避免对社会产生危害，对国家造成巨大损失。
从社会教育和意识形态角度来讲，网络上不健康的内容，会对社会的稳定和人类的发展造成阻碍，必须对其进行控制。
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【网络的用途】
【网络传播】
中国现代媒体委员会常务副主任诗兰认为，网络传播有三个基本的特点：全球性、交互性、超文本链接方式。因此，其给网络传播下的定义是：以全球海量信息为背景、以海量参与者为对象，参与者同时又是信息接收与发布者并随时可以对信息作出反馈，它的文本形成与阅读是在各种文本之间随意链接、并以文化程度不同而形成各种意义的超文本中完成的（《国际新闻界》2000年第6期第49页）。
还有人认为，“网络传播”是近年来广泛出现于传播学中的一个新名词。它是相对三大传播媒体即报纸、广播、电视而言的。网络传播是指以多媒体、网络化、数字化技术为核心的国际互联网络，也被称作网络传播，是现代信息革命的产物（《国际新闻界》 2000年第6期第49页）。
我们认为，所谓网络传播其实就是指通过计算机网络的人类信息（包括新闻、知识等信息）传播活动。在网络传播中的信息，以数字形式存贮在光、磁等存贮介质上，通过计算机网络高速传播，并通过计算机或类似设备阅读使用。网络传播以计算机通信网络为基础，进行信息传递、交流和利用，从而达到其社会文化传播的目的。网络传播的读者人数巨大，可以通过互联网高速传播。
网络传播学的相关学科主要有：传播学、政治学、社会学、心理学、新闻学、经济学、计算机科学等。
【网络电话】
网络电话又称为IP电话，它是通过互联网协定（Internet Protocol，IP）来进行语音传送的。传统的国际电话是以类比的方式来传送的，语音先会转换为讯号，通过铜缆将声音传送到对方。网络电话则是将声音通过网关（gateway）转换为数据讯号，并被压缩成数据包（packet），然后才从互联网传送出去，接收端收到数据包时，网关会将它解压缩，重新转成声音给另一方聆听。目前网络电话联机方式一般来说可以分为 3 种：PC to PC 、PC to Phone、Phone to Phone。网络电话利用TCP/IP协议，由专门软件将呼叫方的话音转化成数字信号（往往再经过压缩，这也是网络电话软件好坏的技术关键点），然后打包，形成一个个小数据包，小数据包自由寻找网络空闲空间，将语音数据传输到对方，对方的专门设备或软件接收到数据包后，作一个与前面讲的语音转化成数据包的反过程，如果对方的接收器不一致，还要作技术处理以使语音能够还原。通话全程，我们不用特意租用专门的线路，而只是见缝插针地使用网络，大大节省通话费用。一般费用国内都在几分钱，国际费用一般都在几毛钱，费用非常低廉。
网络电话是一项革命性的产品，它可以透过网际网络做实时的传输及双边的对话。你可以透过当地的网际网络服务提供商 (ISP) 或电话公司以很低的费用打给世界各地的其它电话使用者，网络电话内部是免费拨打的。从上班族到家庭使用者、学生、网际网络浏览者、游戏玩家及祖父母等人，网络电话提供给一个完全新的、容易的、经济的方式来和世界各地的朋友及同事通话。
【网络电视】
IPTV即交互式网络电视，是一种利用宽带网的基础设施，以计算机（PC）或“普通电视机＋网络机顶盒（TV＋IPSTB）”为主要终端设备，向用户提供视频点播、Internet访问、电子邮件、游戏等多种交互式数字媒体个性需求服务的崭新技术。

【网络教育】
网络教育指的是在网络环境下，以现代教育思想和学习理念为指导，充分发挥网络的各种教育功能和丰富的网络教育资源优势，向教育者和学习者提供的一种网络教和学的服务，这种服务体现于用数字化技术传递内容．开展以学习者为中心的非面授教育活动。

【网络金融】
所谓网络金融，又称电子金融（e-finance），是指在国际互联网（Internet）上实现的金融活动，包括网络金融机构、网络金融交易、网络金融市场和网络金融监管等方面。它不同于传统的以物理形态存在的金融活动，是存在于电子空间中的金融活动，其存在形态是虚拟化的、运行方式是网络化的。它是信息技术特别是互联网技术飞速发展的产物，是适应电子商务（e- commerce）发展需要而产生的网络时代的金融运行模式。

【网络保险】
网络保险是新兴的一种以计算机网络为媒介的保险营销模式，有别与传统的保险代理人营销模式。
网络保险的产生和发展是一种历史趋势，它代表了国际保险业的发展方向。
目前国内的保险网站大致可分为两大类：第一类是保险公司的自建网站，主要推销自家险种，如平安保险的“PA18”，泰康人寿保险的“泰康在线”等；第二类是独立的第三方保险网站，是由专业的互连网服务供应商（ISP）出资成立的保险网站，不属于任何保险公司，但也提供保险服务，如易保、网险等。很明显，以上这两大类网站代表了中国网络保险的发展水平，当对它们的实施策略及市场运作方式进行理性、客观的研究分析后，就能深刻地把握中国网络保险的发展状况。
网络保险是一项巨大的社会系统工程，涉及到银行、电信等多个行业，这一工程的完善需要较长的时间。网络黑客的袭击使目前计算机网络系统的自身安全缺乏保障，网络保险存在不安全隐患；而网络保险由于保险当事人之间的人为因素与深刻复杂的背景及利益关系，使得在网上投诉、理赔容易滋生欺诈行为。因此，仅仅依靠网上运作还难以支撑网络保险。如何禁止和惩处利用网络保险进行保险欺诈的行为？如何实行网上核保与网上理赔及支付？网络保险在我国仍有很长的一段路要走。
网络保险技术是由国家科技研发人员研究的整套“安全加固系统”对服务器的安全进行维护，抵制黑客，病毒以及蠕虫入侵。截止2007年12月7号，中央新闻联播以播报新一代的“安全加固系统”已投入运行。

【网络营销】
网络营销(On-lineMarketing或Cybermarketing)全称是网络直复营销，属于直复营销的一种形式，是企业营销实践与现代信息通讯技术、计算机网络技术相结合的产物，是指企业以电子信息技术为基础，以计算机网络为媒介和手段而进行的各种营销活动(包括网络调研、网络推广、网络新产品开发、网络促销、网络分销、网络服务等)的总称。
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【网络语言】
网络语言是伴随着网络的发展而新兴的一种有别于传统平面媒介的语言形式。它以简洁生动的形式甫一诞生就得到了广大网友的偏爱，发展神速。网络语言包括拼音或者英文字母的缩写.含有某种特定意义的数字以及形象生动的网络动化和图片，起初主要是网虫们为了提高网上聊天的效率或某种特定的需要而采取的方式，久而久之就形成特定语言了。网络上冒出的新词汇主要取决于它自身的生命力，如果那些充满活力的网络语言能够经得起时间的考验，约定俗成后就可以被接受。
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【网络游戏的起源】
商业模式：网络游戏市场的迅速膨胀刺激了网络服务业的发展，网络游戏开始进入收费时代，许多消费者都愿意支付高昂的费用来玩网络游戏。从《凯斯迈之岛》的每小时12美元到GEnie的每小时6美元，第二代网络游戏的主流计费方式是按小时计费，尽管也有过包月计费的特例，但未能形成气候。
1978年在英国的埃塞克斯大学，罗伊·特鲁布肖用DEC-10编写了世界上第一款MUD游戏——“MUD1”，这是一个纯文字的多人世界，拥有20个相互连接的房间和10条指令，用户登录后可以通过数据库进行人机交互，或通过聊天系统与其他玩家交流。
特鲁布肖离开埃塞克斯大学后，把维护MUD1的工作转交给了理乍得·巴特尔，巴特尔利用特鲁布肖开发的MUD专用语言——“MUDDL”继续改进游戏，他把房间的数量增加到400个，进一步完善了数据库和聊天系统，增加了更多的任务，并为每一位玩家制作了计分程序。
1980年埃塞克斯大学与ARPAnet相连后，来自国外的玩家大幅增加，吞噬了大量系统资源，致使校方不得不限制用户的登录时间，以减少DEC-10的负荷。80年代初，巴特尔出于共享和交流的目的，把MUD1的源代码和盘托出供同事及其它大学的研究人员参考，于是这套源代码就被流传了出去。到1983年末，ARPAnet上已经出现了数百份非法拷贝，MUD1在全球各地迅速流传开来，并出现了许多新的版本。如今，这套最古老的MUD系统已被授权给美国最大的在线信息服务机构之一——CompuServe公司，易名为“不列颠传奇”，至今仍在运行之中，成为运作时间最长的MUD系统。
MUD1是第一款真正意义上的实时多人交互网络游戏，它可以保证整个虚拟世界的持续发展。尽管这套系统每天都会重启若干次，但重启后游戏中的场景、怪物和谜题仍保持不变，这使得玩家所扮演的角色可以获得持续的发展。MUD1的另一重要特征是，它可以在全世界任何一台PDP-10计算机上运行，而不局限于埃塞克斯大学的内部系统。
1982年，约翰·泰勒和凯尔顿·弗林组建Kesmai公司，这家公司在网络游戏的发展史上留下了不少具有纪念意义的作品。Kesmai公司的第一份合约是与CompuServe签订的，当时约翰·泰勒看见了CompuServe打出的一则名为“ 太空战士”（MegaWars）的广告——“如果你能编写一款这样的游戏，你就能获得每月3万美元的版税金”，他便把同凯尔顿·弗林一起开发的《凯斯迈之岛》（The Island of Kesmai）的使用手册寄了一份给当时在CompuServe负责游戏业务的比尔·洛登，洛登对此很感兴趣。《凯斯迈之岛》的运行平台为UNIX系统，而CompuServe使用的是DEC-20计算机，于是Kesmai公司重新为CompuServe开发了一个DEC-20的版本。这款游戏运营了大约 13年，1984年开始正式收费，收费标准为每小时12美元。同年，MUD1也在英国的Compunet上推出了第一个商业版本。
1984年，马克·雅克布斯组建AUSI公司（《亚瑟王的暗黑时代》的开发者Mythic娱乐公司的前身），并推出游戏《阿拉达特》（Aradath）。雅克布斯在自己家里搭建了一个服务器平台，安装了8条电话线以运行这款文字角色扮演游戏，游戏的收费标准为每月40美元，这是网络游戏史上第一款采用包月制的网络游戏，包月制的收费方式有利于加速网络游戏的平民化进程，对网络游戏的普及将起到重要作用。遗憾的是，包月制在当时并没有成长起来的条件，1990年AUSI公司为《龙门》（Dragon’s Gate）定的价格为每小时20美元，尽管费率高得惊人，但仍有人愿意每月花上2000多美元去玩这款游戏，因此在80年代末90年代初，包月制并未引起人们的关注。
1985年，比尔·洛登说服通用电气公司（GE）的信息服务部门投资建立了一个类似 CompuServe的、商业化的、基于ASCII文本的网络服务平台，这套平台被称为GEnie（GE Network for Information Exchange）。GEnie于10月份正式启动，其低廉的收费标准在用户中间引起了巨大反响，也令一向有着强烈优越感的CompuServe感受到了竞争的压力。GEnie系统实际上是利用GE信息服务部门的服务器在夜晚的空闲时间为用户提供服务，因此收费非常低廉，晚上的价格约为每小时6美元，几乎是CompuServe的一半。
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【网络 - 中国四大骨干网】
中国公用计算机互联网（CHINANET）
又称邮电部互联网、中国公用Internet网，是邮电部经营管理的基于Internet网络技术的电子信息网，1995年初与国际互联网连通，并于5月向社会提供服务。CHINANET由骨干网、接入网组成，骨干网是其主要信息通路，由直辖市和各省会城市的网络节点构成；接入网是各省（区）建设的网络接点形成的网络。CHINANET的灵活接入方式和遍布全国各城市的接入点，可以方便地接入国际 Internet, 享用Internet上的丰富信息资源和各种服务，并可为国内的计算机互联，为国内的信息资源共享提供方便的网络环境。
中国教育与科研网（CERNET）
1994年启动，1995年底完成首期工程，包括北京（网络中心）、上海、南京、广州、武汉、西安、成都和沈阳等高等学校集中的大城市。有连接美国的国际专线。全国主干网（共11条64Kbps DDN专线）于1995年10月开通。二期工程完成后，全国主干网和国际联网的逐步升级，主干网达到2Kbps以上，国际联网达到8Kbps以上。
中国科学技术网（CSTNET）
由中国科学院主持，联合清华、北大共同建设。1994年4月开通了与Internet的专线连接。1994年5月21日完成了我国最高域名CN主服务器的设置，实现了与Internet的TCP/IP连接。1995年底基本完成“百所联网”工程。至1997年底，已连接100多个以太网、3000多台计算机、1万多名用户，成为中国地域广、用量大、性能好、通信量大、服务设施齐全的全国性科研教育网络。
中国金桥信息网（CHINAGBN）
即国家公用经济信息通信网，由原电子工业部管理，面向政府、企业、事业单位和社会公众提供数据通信和信息服务。金桥网年底与Internet连通，已开通24个城市，发展了1000多个本地和远程仿真终端，提供全面的Internet服务。

⑵ 什么是节点流量（给水管网）

在燃气管网计算时，特别是在用计算机进行燃气环状管网水力计算时，常把途泄流量转化成节点流量来表示。这样，假设沿管线不在有流量流出，即管段中流量不再沿管线变化，它产生的管段压力降与实际压力降相等。

⑶ Overlay网络解决的3个问题

来源于： 为什么集群需要overlay网络?

Overlay 网络建立在另一个计算机网络之上的虚拟网络(不能独立出现)，Overlay 底层依赖的网络是 Underlay 网络。

Underlay 网络是专门用来承载用户 IP 流量的基础架构层，它与 Overlay 网络之间的关系有点类似物理机和虚拟机。Underlay 网络和物理机都是真正存在的实体，它们分别对应着真实存在的网络设备和计算设备，而 Overlay 网络和虚拟机都是依托在下层实体使用软件虚拟出来的层级。

在实践中我们一般使用虚拟局域网扩展技术VxLAN(Virtual Extensible LAN)组建 Overlay 网络。VxLAN 使用虚拟隧道端点VTEP (Virtual Tunnel End Point)设备对服务器发出和收到的数据包进行二次封装和解封。

两台物理机可以通过三层的 IP 网络互相访问：上图中两个 VTEP 会相互连接并获得网络中的 MAC 地址、IP 地址等信息，例如，服务器 1 中的 VTEP 需要知道想要访问绿色网络中的 10.0.0.2 虚拟机需要先访问 IP 地址为 204.79.197.200 的服务器 2。这些配置可以被网络管理员手动配置、自动学习、也可以通过上层的管理器设置。

当绿色的 10.0.0.1 虚拟机想要向绿色的 10.0.0.2 发送数据时，经过以下步骤：

1) 绿色的 10.0.0.1 会将 IP 数据包发送给 VTEP；

2) 服务器 1 的 VTEP 收到 10.0.0.1 发送的数据包后；

    a) 从收到的 IP 数据包中获取目的虚拟机的 MAC 地址；

    b) 在本地的转发表中查找该 MAC 地址所在服务器的 IP 地址，即 204.79.197.200；

    c) 将绿色虚拟机所在的虚拟网络标识符（VxLAN Network Identifier、VNI）以及原始的 IP 数据包作为负载，构建新的 UDP 数据包；

    d) 将新的 UDP 数据包发送到网络中；

3) 服务器 2 的 VTEP 收到 UDP 数据包后；

    a) 去掉 UDP 数据包中的协议头；

    b) 查看数据包中 VNI；

    c) 将 IP 数据包转发给目标的绿色服务器 10.0.0.2；

4) 绿色的 10.0.0.2 会收到绿色服务器 10.0.0.1 发送的数据包。

笔记：以上步骤中的VNI(VxLAN Network  Identifier)是干嘛的? 2) c) 和3) b) 中vni做了什么处理?整个过程中VTEP起到网关的重要性。

在数据包的传输过程中，通信的双方都不知道底层网络做的这些转换，它们认为两者可以通过二层的网络互相访问， 但是实际上经过了三层 IP 网络的中转，通过 VTEP 之间建立的隧道实现了连通。 除了 VxLAN 之外，Overlay 网络还有很多实现方案，不过也都大同小异。Overlay 网络虽然能够利用底层网络在多数据中心之间组成二层网络，但是它的封包和拆包过程也会带来额外开销，所以 为什么我们的集群需要 Overlay 网络呢，本文将介绍 Overlay 网络解决的三个问题 ：

        1) 云计算中集群内的、跨集群的或者数据中心间的 虚拟机和实例的迁移 比较常见；

        2) 单个集群中的虚拟机规模可能非常大， 大量的 MAC 地址和 ARP 请求会为网络设备带来巨大的压力 ；

        3) 传统的 网络隔离技术 VLAN 只能建立 4096 个虚拟网络 ，公有云以及大规模的虚拟化集群需要更多的虚拟网络才能满足网络隔离的需求；

Kuberentes 目前已经是容器编排领域的事实标准了，虽然很多传统行业仍然在使用物理机部署服务，但是越来越多的计算任务在未来都会跑在虚拟机上。 虚拟机迁移是将虚拟机从一个物理硬件设备移到另一个设备的过程，因为日常的更新维护，集群中的大规模虚拟机迁移是比较常见的事情 ，上千台物理机组成的大集群使得集群内的资源调度变得更加容易，我们可以 通过虚拟机迁移来提高资源的利用率、容忍虚拟机的错误并提高节点的可移植性 。

当虚拟机所在的宿主机因为维护或者其他原因宕机时，当前实例就需要迁移到其他的宿主机上， 为了保证业务不中断，我们需要保证迁移过程中的 IP 地址不变，因为 Overlay 是在网络层实现二层网络，所以多个物理机之间只要网络层可达就能组建虚拟的局域网， 虚拟机或者容器迁移后仍然处于同一个二层网络，也就不需要改变 IP 地址。

如上图所示，迁移后的虚拟机与其他的虚拟机虽然位于不同的数据中心，但是由于上述 两个数据中心之间可以通过 IP 协议连通，所以迁移后的虚拟机仍然可以通过 Overlay 网络与原集群的虚拟机组成二层网络 ，集群内部的主机也完全不清楚、不关心底层的网络架构，它们只知道不同虚拟机之间是可以连通的。

我们在 为什么 Mac 地址不需要全球唯一 曾经介绍过二层网络的通信需要依赖 MAC 地址，一个传统的二层网络需要网络设备中存储着从 IP 地址到 MAC 地址的转发表。

目前 Kuberentes 官方支持的最大集群为 5000 节点 ，如果这 5000 个节点中的每个节点都仅仅包含一个容器，这对于内部的网络设备其实没有太大的压力， 但是在实际情况下 5000 节点的集群中都包含几万甚至几十万个容器 ， 当某个容器向集群中发送 ARP 请求，集群中的全部容器都会收到 ARP 请求，这时会带来极高的网络负载 。

在 使用 VxLAN 搭建的 Overlay 网络中 ，网络会将虚拟机发送的数据重新封装成 IP 数据包，这样网络只需要知道不同 VTEP 的 MAC 地址，由此可以 将 MAC 地址表项中的几十万条数据降低到几千条 ， ARP 请求也只会在集群中的 VTEP 之间扩散 ，远端的 VTEP 将数据拆包后也仅会在本地广播，不会影响其他的 VTEP，虽然这对于集群中的网络设备仍然有较高的要求，但是已经极大地降低了核心网络设备的压力。

Overlay 网络其实与软件定义网络(Software-defined networking、SDN)密切相关，而 SDN 引入了数据平面和控制平面 ，其中 数据平面负责转发数据 ，而 控制平面负责计算并分发转发表 。VxLAN 的 RFC7348 中只定义了数据平面的内容，由该技术组成的网络可以通过传统的自学习模式学习网络中的 MAC 与 ARP 表项，但是在大规模的集群中，我们仍然需要引入控制平面分发路由转发表

大规模的数据中心往往都会对外提供云计算服务，同一个物理集群可能会被拆分成多个小块分配给不同的租户（Tenant）， 因为二层网络的数据帧可能会进行广播，所以出于安全的考虑这些不同的租户之间需要进行网络隔离，避免租户之间的流量互相影响甚至恶意攻击 。传统的网络隔离会使用虚拟局域网技术（Virtual LAN、VLAN），VLAN 会使用 12 比特表示虚拟网络 ID，虚拟网络的上限是 4096 个(2的12次方)。

4096 个虚拟网络对于大规模的数据中心来说远远不够，VxLAN 会使用 24 比特的 VNI 表示虚拟网络个数，总共可以表示 16,777,216 个虚拟网络，这也就能满足数据中心多租户网络隔离的需求了。

更多的虚拟网络其实是 VxLAN 顺手带来的好处，它不应该成为使用 VxLAN 的决定性因素。 VLAN 协议的扩展协议 IEEE 802.1ad 允许我们在以太网帧中加入两个 802.1Q 的协议头，两个 VLAN ID 组成的 24 比特也可以表示 16,777,216 个虚拟网络 ，所以想要解决网络隔离不是使用 VxLAN 或者 Overlay 网络的充分条件。

今天的数据中心包含多个集群以及海量的物理机， Overlay 网络是虚拟机和底层网络设备之间的中间层，通过 Overlay 网络这一个中间层，我们可以解决虚拟机的迁移问题、降低二层核心网络设备的压力并提供更大规模的虚拟网络数量 ：

        在使用 VxLAN 构成二层网络中，虚拟机在不同集群、不同可用区和不同数据中心迁移后，仍然可以保证二层网络的可达性，这能够帮助我们保证线上业务的可用性、提升集群的资源利用率、容忍虚拟机和节点的故障；

        集群中虚拟机的规模可能是物理机的几十倍，与物理机构成的传统集群相比，虚拟机构成的集群包含的 MAC 地址数量可能多一两个数量级，网络设备很难承担如此大规模的二层网络请求，Overlay 网络通过 IP 封包和控制平面可以减少集群中的 MAC 地址表项和 ARP 请求；

        VxLAN 的协议头使用 24 位的 VNI 表示虚拟网络，总共可以表示 1600 万的虚拟网络，我们可以为不同的虚拟网络单独分配网络带宽，满足多租户的网络隔离需求；

需要注意的是，Overlay 网络只是一种在物理网络上的虚拟网络，使用该技术并不能直接解决集群中的规模性等问题，而 VxLAN 也不是组建 Overlay 网络的唯一方法，在不同场景中我们可以考虑使用不同的技术，例如：NVGRE、GRE 等。到最后，我们还是来看一些比较开放的相关问题，有兴趣的读者可以仔细思考一下下面的问题：

        VxLAN 将原始数据包封装成 UDP 在网络上分发，那么 NVGRE 和 STT 分别使用哪些方法传输数据呢？

        在 Kubernetes 中部署 Overlay 网络应该使用什么技术或者软件？

⑷ PTN网络技术的原理及分析

一、PTN网络技术现状

1、技术体制

PTN的最初设想是用一个有连接的、支持类似SDH端到端性能管理的网络，来满足网络从当前向下一代平滑演进的能力，满足IP类业务的高带宽需求，出于这个目的，业界分别从IEEE 802.1系列的二层以太网技术和ITU-T 6.8110系列的三层IP交换技术分别进行改良，形成了PBB-TE(PBT)和MPLS-TP两大主流技术体制。

2、标准情况

PTN的技术标准分别由三大组织共同制订：①IEEE主导以太网技术，重点关注增强以太网如PBB、PBB-TE;②IETF主导开发IP/MPLS协议，重点关注MPLS-TP、PWE3、L2VPN(VPLS);③ITU-T曾主导开发T-MPLS， 目前重点关注MPLS-TP G.8110.1系列， EOT G.8010 系列，集中在框架和需求制订。

MPLS-TP技术的前身是传送—多协议标签交换(T-MPLS)，ITU-T自2005年开始开发T-MPLS技术标准，已开发出包括体系架构、设备、保护倒换和操作管理维护(OAM)的一整套标准，从2008年4月开始，ITU-T和IETF正式合作开发MPLS-TP标准，IETF主导协议开发，ITU-T负责传送需求。

截至目前PTN的相关技术标准仍在不断完善中，目前已批准公布的标准有：G.8110.1v1MPLS-TP 层网络架构;G.7712DCN 网络架构和规范;G.8101v1MPLS-TP 术语和定义;G.8113MPLS-TP 层网络OAM 机制(分为传送网、IP/MPLS 两种应用场景);G.8121MPLS-TP 设备功能特性;G.8112MPLS-TP 网络接口;G.8151MPLS-TP 网元管理规范;G.8131MPLS-TP 线性保护;G.8132MPLS-TP 环网保护;G.8121am1 G.8121的增补1;G.8152MPLS-TP 网元信息管理模型。

近年来，我国在基于MPLS-TP的PTN标准研制和产业应用方面已处于国际前列。中国通信标准化协会(CCSA)TC6已积极组织会员开展了PTN的通信行业标准制定工作，截至2012年12月，CCSA(中国通信标准化协会)已发布的标准有：分组传送网PTN总体技术要求;分组传送网PTN设备技术要求;分组传送网PTN测试方法;分组传送网(PTN)互通技术要求。

总的来说，MPLS-TP 的数据平面、管理平面和OAM 方面的需求和框架标准相对成熟稳定，控制平面的草案在研究开发之中，目前MPLS-TP 标准的主要分歧在OAM 和保护方面，已分化为以PTN 和IP/MPLS扩展为代表的两种技术方案，实际上是传送和数据两个产业利益矛盾在国际标准上的.突出体现，最终以OAM的两种方案均列入标准，标准化工作才得以顺利推动。

二、PTN主要关键技术原理及分析

1、网络内保护

网络内保护分为线性保护和环网保护两类。

线性保护是指在工作路径失效后，线性保护会自动切换至保护路径实现业务端到端的保护过程，线性保护按照保护路径的不同的又可分为1+1、1：1、1：N，几种方式优缺点见下表：

PTN技术标准定义了两种环网保护机制：Wrapping 和Steering 。其中Wrapping保护类似于SDH的复用段保护，它只在受故障影响的相邻两个节点执行保护动作，让所有业务通过环网的保护带宽绕开故障点，然后在故障点的另一端返回工作带宽。Steering保护与此相反，所有网元都需要判断它的业务连接是否受到故障点的影响，如果受损，则本地上环的业务就近桥接到保护带宽，业务的目的端也就近倒换到保护带宽上。

线性保护和环网保护是网络内保护的重要方式，根据组网环境的不同选择不同的保护方式，可以有效保障业务通信的可靠性，两者也可以互相补充，一般在环网架构下，首选环网保护，针对特别重要的业务也可以另行配置线性保护，双重保护通过 Hold-off机制协同动作，可以为业务提供更可靠的服务。

2、同步技术

同步包含频率同步和时间同步两个概念。

2.1 同步以太网

PTN网络中一般采用同步以太网技术实现频率同步。

同步以太网技术是基于物理层的同步技术，主要是以太网链路码流恢复时钟的技术。以太网通过物理层芯片从串行数据流中恢复出发送端的时钟，在发送侧将高精度时钟灌入以太网物理层(PHY)芯片，PHY芯片利用高精度的时钟将数据发送出去，接收侧的PHY芯片将时钟恢复出来，然后判断各个接口上报的时钟质量，从其中选择一个精度最高的，将系统时钟与其同步息的同时，也要将时钟质量等级信息上报。同步以太网接口就通过以太网同步消息信道(ESMC)传递专有的携带时钟信息的同步状态信息(SSM)报文，来告知下游设备，从而实现全网同步。

2.2 IEEE 1588 V2技术

随着PTN技术在移动回传等网络中的应用，应用环境提出了更为精确的时间同步要求，例如CDMA2000中要求时钟频率在0.05ppm，时间同步要求为3us，TD-SCDMA中时间同步要求为1.5us.

目前PTN网络中广泛采用IEEE 1588技术实现时间同步，IEEE 1588 V2标准的全称是“网络测量和控制系统的精确时钟同步协议标准”简称为精确定时协议(PTP)。

PTP本质上是主从同步系统，通过采用主从时钟方式，对时间进行信息编码，这样可以记录同步时钟信息的发出时间和接收时间，并且给每一条信息加上时间戳，接收方就可以通过时间记录计算出传输时网络中的延时和主从时钟的偏移量，从而修正从设备时钟，使之与主时钟同步。 虽然PTP支持频率和时间同步，但是由于IEEE 1588采用软件层面的算法，在来回传递报文时，频率同步收敛性不好，而且报文经过复杂的数据网络，抖动和非对称性的不可控导致从IEEE 1588报文中恢复的频率和时间精确度难以保证。 所以IEEE 1588主要面向时间的同步要求，同步以太网主要面向时钟频率的同步要求，一般将二者结合在一起，共同实现PTN全网同步。

2.3三层功能

PTN作为承载网络，支持IP数据业务的接入及承载，需要支持三层功能以满足IP业务的路由及转发，目前普遍采用PTN核心层开启三层功能。接入汇聚层采用PTN 隧道技术来实现，如图1所示。

PTN接入汇聚层设备通过PTN隧道技术，将来自CE的IP数据接入到PTN核心层，PTN核心层节点内部实现隧道的终结，识别IP报文，根据IP报文的目的地址及接口信息，完成L2到L3 VRF的桥接功能，查找VRF路由表或者IP路由表进行报文的路由转发处理(直接转发到实际物理端口或添加VRF标签)，PTN核心层支持多个虚拟路由转发实例能力，即可以提供多个VRF，不同VRF之间的路由转发表项逻辑隔离;PTN核心层节点间路由学习可通过静态或动态方式;静态方式是通过网管静态配置路由转发表，动态方式是通过MP-BGP路由协议来动态发布和学习路由(适用于VPN路由方式)。

三、网络技术发展分析

业务需求永远是技术发展的驱动力，PTN的一项重要使命是为了应对即将到来的TD-LTE网络，作为一种新的网络架构，LTE单站网络流量对带宽开销很大，网络层次趋于网状。

1、更高的带宽

随着移动互联网时代的到来，数据业务在整个网络流量中的比重越来越高逐渐占据主导，承载网络需要具备带宽可扩展以及网络可持续性增长。

由于PTN内核基于分组传输，因此选用以太网承载效率最高，但是以太网最高传输速率远远小于光纤的传输容量(80波×40G)3.2T，在有更高传输带宽要求的场合下，PTN和光网络技术融合将是最好的选择即POTN(PTN+OTN)，也是未来技术发展最重要的方向之一。

2、更加智能

PTN是基于面向连接的技术，采用以静态配置为主的方式建立连接，网络的连接数与网络节点数的平方成正比。规模越大，连接数量越多，开通和维护连接的工作量也越大，为此需要引入智能控制平面技术。通过引入智能控制平面技术可以极大地增强PTN网络对承载业务的保护并同时增加对网络带宽的使用效率。能以一种极具性价比的方式为运营商提供一个强壮并高可靠的网格化PTN网络。

3、网络技术的融合

技术的发展是在不断融合不断更替，网络技术的发展最终是受业务驱动影响，PTN技术也不例外，PTN发展历程较为短暂，尚存在许多问题，必须吸收其他先进技术不断完善以满足业务需求，未来的PTN将逐步在逐步融合吸收OTN、IP/MPLS等技术特征同时，改造光传送层向未来的分组光传送网(P-OTN)发展，通过引入ASON智能控制平面，为用户提供更智能化、全分组化的服务，以提供更高的带宽和更加灵活的网络应用。

⑸ mpls是什么意思在公司组网网络中起到什么作用

在云杰通信MPLS组网方案详解中，我们可以看到：

实质上电信网络都是关于从一个点到另一点的数据传输。当涉及到MPLS时，此机制有助于以最简单或最短的路径引导此类数据。这带来了很多好处和功能。就网络架构师而言，多协议标签交换机制或技术无疑可以带来很多好处。

一、最短路径

该技术的核心在于以下事实：该机制可以在最短路径上的网络节点之间传输数据。这样就避免了使用长网络地址，从而简化了路由系统。

MPLS还能够：

•包含不同类型的网络协议；

•支持各种技术，例如DSL和帧中继；

•独立于协议行事；

•根据用户需求进行扩展。

二、简化网络

MPLS以不止一种的方式帮助简化网络。首先，该技术不依赖于特定的数据链路层技术。这仅意味着传输数据的决定不是基于数据包的内容，而是取决于其标签。

就数据传输而言，这种工作方法消除了复杂且较长的数据传输过程。由于MPLS还支持多种类型的流量，因此带宽使用效率也更高，支持各种流量。

MPLS的创建是为了充当一种数据承载协议，该协议可以支持分组交换和基于电路的网络。有趣的是，MPLS也被定义为2.5层协议，因为它位于数据链路层或第2层与网络层或第3层之间。因此，它能够支持和传输各种流量。MPLS还可以提供更高的网络流量可靠性，因为它可以确保数据包沿预定路径传播。

三、成本效益

由于它被描述为2.5层技术，因此MPLS使客户能够享受巨大的成本优势和可扩展性。从本质上讲，MPLS允许共享网络资源并提供可帮助更轻松地传输大规模客户数据的效率。

由于它可以识别标签而不是数据包的内容，因此客户可以以网络为此类数据赋予更高优先级的方式来对高优先级数据进行标签。共享网络资源和专用路由的这种结合使该技术具有很高的成本效益。

四、可扩展性

这是使用MPLS带来的另一个巨大优势。用户可以自动配置网络，还可以享受MPLS路由功能，无论网络协议如何，都可以承载不同类型的流量。它还使用了相当少的物理资源，这使客户可以享受超快的可扩展性。

⑹ 计算机网络由几部分组成各有什么功能

计算机网络通常由三个部分组成,它们是资源子网、通信子网和通信协议。

所谓通信子网就是计算机网络中负责数据通信的部分;资源子网是计算机网络中面向用户的部分,负责全网络面向应用的数据处理工作;而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议,它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。

(6)节点内网络主要承载什么的流量扩展阅读：

一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互联起来，彼此间实现互相通信，并且计算机的硬件、软件和数据资源大家都可以共同使用，实现资源共享的整个系统就叫做计算机网络。

连入网上的每台计算机本身都是一台完整独立的设备。它自己可以独立工作。例如 们可以对它进行启动、运行和停机等操作。 们还可以通过网络去使用网络上的另外一台计算机。

计算机之间可以用双绞线、电话线、同轴电缆和光纤等有线通信，也可以使用微波、卫星等无线媒体把它们连接起来。

参考资料：计算机网络系统_网络

⑺ 什么是沿线流量什么是节点流量

“沿线流量”概念的引入，实质是对管网管段实际流量分配的一种近似，是为了方便计算而引入的一个计算参数。

节点流量表示一个节点上总体流量，节点流量跟方向无关，只要通过节点的单位量的集合就是节点流量。

⑻ 数据中心网络之百家讲坛

最近因为写论文的关系，泡知网、泡万方，发现了很多学术界对数据中心网络一些构想，发现里面不乏天才的想法，但日常我们沉迷在各个设备厂商调制好的羹汤中无法自拔，管中窥豹不见全局，还一直呼喊着“真香”，对于网工来说沉溺于自己的一方小小天地不如跳出来看看外界有哪些新的技术和思想，莫听穿林打叶声，何妨吟啸且徐行

当前新的数据中心网络拓扑主要分为两类

1、以交换机为核心，网络连接和路由功能由交换机完成，各个设备厂商的“羹汤”全属于这个领域

2、以服务器为核心，主要互联和路由功能放在服务器上，交换机只提供简单纵横制交换功能

第一类方案中包含了能引发我回忆阴影的Fat-Tree，和VL2、Helios、c-Through、OSA等等，这些方案要么采用更多数量交换机，要么融合光交换机进行网络互联，对交换机软件和硬件要求比较高，第二类主要有DCell、Bcube、FiConn、CamCube、MDCube等等，主要推动者是微软，这类方案中服务器一版会通过多网卡接入网络，为了支持各种流量模型，会对服务器进行硬件和软件的升级。

除了这些网络拓扑的变化外，其实对数据中心网络传输协议TCP/IP、网络虚拟化、网络节能机制、DCI网络互联都有很多创新的技术和概念涌现出来。

FatTree  胖树，2008年由UCSD大学发表的论文，同时也是5年前工作中接触的第一种交换机为中心的网络拓扑，当时没有太理解，跟客户为这事掐的火星四溅，再来一次可能结论会有所改变，同时也是这篇论文引发了学术界对数据中心内部网络拓扑设计的广泛而深刻的讨论，他提出了一套组网设计原则来达成几个目的

1、全网采用低端商用交换机来组网、其实就是采用1U的接入交换机，取消框式设备

2、全网无阻塞

3、成本节省，纸面测算的话FatTree 可以降为常规模式组网成本的1/4或1/5

物理拓扑（按照4个pod设计）

FatTree 的设计原则如下

整个网络包含K个POD，每个POD有K/2个Edge和K/2个Agg 交换机，他们各有K的接口，Edge使用K/2个端口下联服务器，Agg适用K/2个端口上联CORE交换机

Edge使用K/2个端口连接服务器，每个服务器占用一个交换端口

CORE层由K/2*K/2共计KK/4个K个端口交换机组成，分为K/2组，每组由K/2ge，第一组K/2台CORE交换机连接各个POD中Agg交换层一号交换机，第二组K/2的CORE交换机连接各POD中Agg的二号交换机，依次类推

K个POD，每个POD有K/2个Edge交换机，每个Edge有K/2端口，服务器总数为K*K/2*K/2=KKK/4

K取值4的话，服务器总数为16台

常规K取值48的话，服务器为27648台

FatTree的路由设计更加有意思，论文中叫两阶段路由算法，首先要说明的是如果使用论文中的算法是需要对交换机硬软件进行修改的，这种两阶段路由算法和交换设备及服务器的IP地址强相关，首先就是IP地址的编制，这里依然按照K=4来设计，规则如下

1、POD中交换机IP为10.pod.switch.1，pod对应POD编号，switch为交换机所在POD编号（Edge从0开始由左至右到k/2-1，Agg从k/2至k-1）

2、CORE交换机IP为10.k.j.i ，k为POD数量，j为交换机在Core层所属组编号，i为交换机在该组中序号

3、服务器IP为10.pod.switch.ID，ID为服务器所在Edge交换机序号，交换机已经占用.1，所以从2开始由左至右到k/2+1

设计完成后交换机和服务器的IP地址会如下分配

对于Edge交换机（以10.2.0.1为例）第一阶段匹配10.2.0.2和10.2.0.3的32位地址，匹配则转发，没有匹配（既匹配0.0.0.0/0）则根据目的地址后8位，也就是ID号，选择对应到Agg的链路，如目标地址为x.x.x.2则选择到10.2.2.1的链路，目标地址为x.x.x.3则选择到10.2.3.1的链路

对于Agg交换机（以10.2.2.1为例）第一阶段匹配本POD中网段10.2.0.0/24和10.2.1.0/24，匹配成功直接转发对应Edge，没有匹配（既匹配0.0.0.0/0）则根据目的地址后8位，也就是ID号确定对应到Core的链路，如目标地址为x.x.x.2则选择到10.4.1.1的链路，目标地址为x.x.x.3则选择到10.4.1.2的链路

对于Core交换机，只有一个阶段匹配，只要根据可能的POD网段进行即可，这里是10.0.0.0/16~10.3.0.0/16对应0、1、2、3四个口进行转发

容错方面论文提到了BFD来防止链路和节点故障，同时还有流量分类和调度的策略，这里就不展开了，因为这种两阶段路由算法要对交换机硬件进行修改，适应对IP后8位ID进行匹配，现实中没有看到实际案例，但是我们可以设想一下这种简单的转发规则再加上固定端口的低端交换机，对于转发效率以及成本的压缩将是极为可观的。尤其这种IP地址规则的设计配合路由转发，思路简直清奇。但是仔细想想，这种按照特定规则的IP编制，把每个二层限制在同一个Edge交换机下，注定了虚拟机是没有办法跨Edge来迁移的，只从这点上来看注定它只能存在于论文之中，但是顺着这个思路开个脑洞，还有什么能够编制呢？就是MAC地址，如果再配上集中式控制那就更好了，于是就有了一种新的一种路由方式PortLand，后续我们单独说。

如此看来FatTree 是典型的Scale-out模式，但是由于一般交换机端口通常为48口，如果继续增加端口数量，会导致成本的非线性增加，底层Edge交换机故障时，难以保障服务质量，还有这种拓扑在大数据的maprece模型中无法支持one-to-all和all-to-all模式。

把脑洞开的稍微小一些，我们能否用通用商业交换机+通用路由来做出来一种FatTree变种拓扑，来达到成本节省的目的呢，答案一定是确切的，目前能看到阿里已经使用固定48口交换机搭建自己的变种FatTree拓扑了。

以交换机为中心的网络拓扑如VL2、Helios不再多说，目前看到最好的就是我们熟知的spine-leaf结构，它没有设计成1:1收敛比，而且如果使用super层的clos架构，也可以支撑几万台或者百万台的服务器规模，但是FaTtree依靠网络拓扑取消掉了框式核心交换机，在一定规模的数据中心对于压低成本是非常有效的

聊完交换机为核心的拓扑设计后，再来看看服务器为核心的拓扑，同样这些DCell、Bcube、FiConn、CamCube、MDCube等，不会全讲，会拿DCell来举例子，因为它也是2008年由微软亚洲研究院主导，几乎和FatTree同时提出，开创了一个全新的思路，随后的年份里直到今天一直有各种改进版本的拓扑出现

这种服务器为核心的拓扑，主导思想是在服务器上增加网卡，服务器上要有路由转发逻辑来中转流量数据包，并且采用递推方式进行组网。

DCell的基本单元是DCell0，DCell0中服务器互联由一台T个端口的mini交换机完成，跨DCell的流量要通过服务器网卡互联进行绕转。通过一定数量的Dcell0组成一个DCell1，按照一定约束条件进行递推，组成DCell2以及DCellk

上图例中是一个DCell1的拓扑，包含5个Dcell0，每台服务器2个端口，除连接自己区域的mini交换机外，另一个端口会依次连接其他DCell0中的服务器，来组成全互联的结构，最终有20台服务器组成DCell1，所有服务器按照（m，n）坐标进行唯一标识，m相同的时候直接通过moni交换机交互，当m不同时经由mini交换机中继到互联服务器，例子中红色线为4.0服务器访问1.3服务器的访问路径。

DCell组网规则及递归约束条件如下：

DCellk中包含DCellk-1的数量为GK

DCellk中包含服务器为Tk个，每台服务器k+1块网卡，则有

GK=Tk-1+1

TK=Gk-1 ✕ Tk-1

设DCell0中有4台服务器

DCell1 中有5个DCell0 （G1=5）

Tk1=20台服务器（T1=20）

DCell2 中有21个DCell1 （G2=21）

Tk2=420台服务器（T2=420）

DCell3 中有421个DCell2 （G3=421）

Tk3=176820台服务器（T3=176820）

…

Tk6=3260000台服务器

经过测算DCell3中每台服务器的网卡数量为4，就能组建出包含17万台服务器的数据中心，同样DCell的缺点和优点一样耀眼，这种递归后指数增长的网卡需求量，在每台服务器上可能并不多，但是全量计算的话就太过于惊人了，虽然对比FatTree又再一次降低交换机的采购成本，但是天量的网卡可以想象对于运维的压力，还有关键的问题时高层次DCell间通信占用低层次DCell网卡带宽必然导致低层次DCell经常拥塞。最后还有一个实施的问题，天量的不同位置网卡布线对于施工的准确度以及未知的长度都是一个巨大的挑战。

DCell提出后，随后针对网卡数量、带宽抢占等一系列问题演化出来一批新的网络拓扑，思路无外乎两个方向，一个是增加交换机数量减少单服务网卡数量，趋同于spine-leaf体系，但是它一直保持了服务器多网卡的思路。另一种是极端一些，干脆消灭所有交换机，但是固定单服务器网卡数量，按照矩阵形式组建纯服务器互联结构，感兴趣的同学可以继续探索。

数据中心的路由框架涵盖范围和领域非常多，很多论文都选择其中的一个点进行讨论，比如源地址路由、流量调度、收敛、组播等等，不计划每个展开，也没有太大意义。但是针对之前FatTree的两阶段路由有一个更新的路由框架设计PortLand，它解决了两段路由中虚拟机无法迁移的问题，它的关键技术有以下几点

1、对于FatTree这种高度规范化的拓扑，PortLand设计为采用层次化MAC编址来支持大二层，这种路由框架中，除了虚拟机/物理机实际的MAC外（AMAC），还都拥有一个PortLand规范的伪MAC（PMAC），网络中的转发机制和PMAC强相关，PMAC的编址规则为

pod.position.port.vmid

pod (2字节) 代表虚拟机/服务器所在POD号，position（1字节）虚拟机/服务器所在Edge交换机在POD中编号，port（1字节）虚拟机/服务器连接Edge交换机端口的本地编号，vmid（2字节）服务器在Edge下挂以太网交换机编号，如果只有一台物理机vmid只能为1

2、虚拟机/服务器的编址搞定后，Edge、Aggregate、Core的编址呢，于是PortLand设计了一套拓扑发现机制LDP（location discovery protocol），要求交换机在各个端口上发送LDP报文LDM（location

discovery message）识别自己所处位置，LDM消息包含switch_id（交换机自身mac，与PMAC无关）pod（交换机所属pod号）pos（交换机在pod中的编号）level（Edge为0、Agg为1、Core为2）dir（上联为1，下联为-1），最开始的时候Edge角色会发现连接服务器的端口是没有LDM的，它就知道自己是Edge，Agg和Core角色依次收到LDM后会计算并确定出自己的leve和dir等信息。

3、设计一个fabric manager的集中PortLand控制器，它负责回答Edge交换机pod号和ARP解析，当Edge交换机学习到一个AMAC时，会计算一个PMAC，并把IP/AMAC/PMAC对应关系发送给fabric manager，后续有虚拟机/服务器请求此IP的ARP时，会回复PMAC地址给它，并使用这个PMAC进行通信。

4、由于PMAC的编址和pod、pos、level等信息关联，而所有交换机在LDM的交互过程中知晓了全网的交换机pod、pos、level、dir等信息，当数据包在网络中传播的时候，途径交换机根据PMAC进行解析可得到pod、pos这些信息，根据这些信息即可进行数据包的转发，数据包到达Edge后，Edge交换机会把PMAC改写为AMAC，因为它是知道其对应关系的。当虚拟机迁移后，由fabric manager来进行AMAC和PMAC对应更新和通知Edge交换机即可，论文中依靠虚拟机的免费ARP来触发，这点在实际情况中执行的效率要打一个问号。

不可否认，PortLand的一些设计思路非常巧妙，这种MAC地址重写非常有特色。规则设计中把更多的含义赋给PMAC，并且通过LDP机制设计为全网根据PMAC即可进行转发，再加上集中的控制平面fabric manager，已经及其类似我们熟悉的SDN。但是它对于转发芯片的要求可以看出要求比较低，但是所有的转发规则会改变，这需要业内对于芯片和软件的全部修改，是否能够成功也看市场驱动力吧，毕竟市场不全是技术驱动的。

除了我们熟悉的拓扑和路由框架方面，数据中心还有很多比较有意思的趋势在发生，挑几个有意思的

目前数据中心都是以太网有线网络，大量的高突发和高负载各个路由设架构都会涉及，但是如果使用无线是不是也能解决呢，于是极高频技术在数据中心也有了一定的研究（这里特指60GHZ无线），其吞吐可达4Gbps，通过特殊物理环境、波束成形、有向天线等技术使60GHZ部署在数据中心中，目前研究法相集中在无线调度和覆盖中，技术方案为Flyways，它通过合理的机柜摆放及无线节点空间排布来形成有效的整体系统，使用定向天线和波束成形技术提高连接速率等等新的技术，甚至还有一些论文提出了全无线数据中心，这样对数据中心的建设费用降低是非常有助力的。

数据中心目前应用的还是TCP，而TCP在特定场景下一定会遇到性能急剧下降的TCP incast现象，TCP的拥塞避免和慢启动会造成当一条链路拥塞时其承载的多个TCP流可能会同时触发TCP慢启动，但随着所有的TCP流流量增加后又会迅速达到拥塞而再次触发，造成网络中有时间流量很大，有时间流量又很小。如何来解决

数据中心还有很多应用有典型的组通信模式，比如分布式存储、软件升级等等，这种情况下组播是不是可以应用进来，但是组播在数据中心会不会水土不服，如何解决

还有就是数据中心的多路径，可否从TCP层面进行解决，让一条TCP流负载在不同的链路上，而不是在设备上依靠哈希五元组来对每一条流进行特定链路分配

对于TCPincast，一般通过减少RTO值使之匹配RTT，用随机的超时时间来重启动TCP传输。还有一种时设计新的控制算法来避免，甚至有方案抛弃TCP使用UDP来进行数据传输。

对于组播，数据中心的组播主要有将应用映射为网络层组播和单播的MCMD和Bloom Filter这种解决组播可扩展性的方案

对于多路径，提出多径TCP（MPTCP），在源端将数据拆分成诺干部分，并在同一对源和目的之间建立多个TCP连接进行传输，MPTCP对比传统TCP区别主要有

1、MPTCP建立阶段，要求服务器端向客户端返回服务器所有的地址信息

2、不同自流的源/目的可以相同，也可以不同，各个子流维护各自的序列号和滑动窗口，多个子流到达目的后，由接收端进行组装

3、MPTCP采用AIMD机制维护拥塞窗口，但各个子流的拥塞窗口增加与所有子流拥塞窗口的总和相关

还有部分针对TCP的优化，如D3协议，D3是针对数据中心的实时应用，通过分析数据流的大小和完成时间来分配传输速率，并且在网络资源紧张的时候可以主动断开某些预计无法完成传输的数据流，从而保证更多的数据流能按时完成。

这的数据中心节能不会谈风火水电以及液冷等等技术，从网络拓扑的角度谈起，我们所有数据中心拓扑搭建的过程中，主要针对传统树形拓扑提出了很多“富连接”的拓扑，来保证峰值的时候网络流量的保持性，但是同时也带来了不在峰值条件下能耗的增加，同时我们也知道数据中心流量多数情况下远低于其峰值设计，学术界针对这块设计了不少有脑洞的技术，主要分为两类，一类时降低硬件设备能耗，第二类时设计新型路由机制来降低能耗。

硬件能耗的降低主要从设备休眠和速率调整两个方面来实现，其难点主要时定时机制及唤醒速度的问题，当遇到突发流量交换机能否快速唤醒，人们通过缓存和定时器组合的方式进行。

节能路由机制，也是一个非常有特点的技术，核心思想是通过合理的选择路由，只使用一部分网络设备来承载流量，没有承载流量的设备进行休眠或者关闭。Elastic Tree提出了一种全网范围的能耗优化机制，它通过不断的检测数据中心流量状况，在保障可用性的前提下实时调整链路和网络设备状态，Elastic Tree探讨了bin-packer的贪心算法、最优化算法和拓扑感知的启发算法来实现节能的效果。

通过以上可以看到数据中心发展非常多样化，驱动这些技术发展的根本性力量就是成本，人们希望用最低的成本达成最优的数据中心效能，同时内部拓扑方案的研究已经慢慢成熟，目前设备厂商的羹汤可以说就是市场化选择的产物，但是数据中心网络传输协议、虚拟化、节能机制、SDN、服务链等方向的研究方兴未艾，尤其是应用定制的传输协议、虚拟网络带宽保障机制等等，这些学术方面的研究并不仅仅是纸上谈兵，对于我知道的一些信息来说，国内的阿里在它的数据中心网络拓扑中早已经应用了FatTree的变种拓扑，思科也把数据中心内部TCP重传的技术应用在自己的芯片中，称其为CONGA。

坦白来说，网络从来都不是数据中心和云计算的核心，可能未来也不会是，计算资源的形态之争才是主战场，但是网络恰恰是数据中心的一个难点，传统厂商、学术界、大厂都集中在此领域展开竞争，创新也层出不穷，希望能拓展我们的技术视野，能对我们有一些启发，莫听穿林打叶声、何妨吟啸且徐行~

⑼ 整个网络的核心是什么

核心网络即主干网，指一种在主要连接节点之间承载快速通信流量的通信传输网络。通常它具有网格拓扑结构，可为在网络上的设备中提供任意两个之间的连接。核心/骨干网提供了不同子网间信息交换路径。一般而言，大型企业使用骨干网，而服务供应商更多使用核心网。

虽然可以将因特网看作一个巨大的核心网络，实际上它是由许多运行其自己的核心网络的服务提供商组成，且这些核心网络互相连接。一个核心网络可以由以多链接网格拓扑结构配置的多个ATM交换机组成，或者由IP路由器组成。在美国当地交换中，核心网络的连接是通过一些竞争型内部交换网络实现的。而世界其他地区的核心网络遍及的范围泛指国家边界以内。

核心/骨干网中主要设施为交换机和路由器，这样的趋势促进了访问设备和边缘设备的智能化和决策，并维持核心设备的“快速转储”，因此，交换机在核心/骨干网中的应用越来越广泛。核心/骨干网中主要涉及的技术是数据链路层和网络层技术，如 SONET、DWDM、ATM、IP 等。大型企业的骨干网中，常应用到吉比特以太网或10吉比特以太网技术。

对于核心网络具有重大意义的是“边缘”，网络和用户就存在于此。边缘可以执行在核心网络内部不执行的智能功能。例如，如果核心网络正在使用MPLS(多协议标记交换)，则边缘交换机可以检查数据分组，并基于数据分组的不同属性在网络上选择一个路径。然后核心网络交换数据分组(与执行数据分组的逐跳路由选择不同)，这显着地改善了性能。在这种情况下，因为核心上的路径选择由边缘确定，所以核心网络被认为相对“愚笨”，而边缘被认为“灵巧”。

⑽ 老师问什么叫网络

网络一词有多种意义，可解作：

流量网络（flow network）也简称为网络(network)。一般用来对管道系统、交通系统、通讯系统来建模
有时特指计算机网络 (Computer Network)
或特指其中的互联网 (Internet)
由有关联的个体组成的系统，如：人际网络、交通网络、政治网络

[英文]：network

[解释]：由节点和连线构成的图。表示研究诸对象及其相互联系。有时用带箭头的连线表示从一个节点到另一个节点存在某种顺序关系 。在节点或连线旁标出的数值 ，称为点权或线权，有时不标任何数。用数学语言说，网络是一种图，一般认为它专指加权图。网络除了数学定义外，还有具体的物理含义，即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型，习惯上就称其为什么类型网络，如开关网络、运输网络、通信网络、计划网络等。总之，网络是从同类问题中抽象出来的用数学中的图论来表达并研究的一种模型。

网络概念：

用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机系统互相连接起来，按照共同的网络协议,共享硬件,软件和数据资源的系统。

四个要素：

1、通信线路和通信设备

2、有独立功能的计算机

3、网络软件软件支持

4、实现数据通信与资源共享

计算机网络的发展

远程终端联机阶段

计算机网络阶段（局域网）

计算机网络互联阶段（广域网、Internet）

信息高速公路阶段（高速，多业务，大数据量）