网络实现模型
建立网络系统仿真模型的关键技术研究
建立网络系统仿真模型的关键技术研究1. 引言网络系统仿真模型是一种重要的研究工具,可以模拟网络系统的行为,预测系统的性能,并进行优化设计。
本文将重点研究建立网络系统仿真模型的关键技术,包括模型建立方法、仿真参数选择、模型验证和效果评估等方面。
2. 网络系统仿真模型的建立方法2.1 网络拓扑结构建模网络拓扑结构是网络系统中各个节点和连接的关系,对于网络系统仿真模型的建立至关重要。
可以使用图论、网络分析等方法进行网络拓扑结构的建模,确保模型能够准确反映真实网络的特点。
2.2 数据传输模型建模网络系统中的数据传输是核心功能之一,需要建立数据传输模型来模拟数据的传输过程。
可以使用排队论、传输协议等方法对数据传输进行建模,以准确预测系统的传输性能。
2.3 用户行为模型建模网络系统的用户行为对系统的性能有重要影响,需要建立用户行为模型来模拟用户的行为特点和需求。
可以使用统计学方法、机器学习等技术对用户行为进行建模,以准确预测系统的用户体验和满意度。
3. 仿真参数的选择仿真参数的选择对于模型的准确性和可靠性具有重要影响。
在选择仿真参数时,需要考虑网络系统的实际情况和目标,合理选择参数范围和取值,以保证仿真结果的准确性和可信度。
4. 模型验证与效果评估4.1 模型验证模型验证是评估建立的网络系统仿真模型是否能够准确反映真实系统的行为和性能的关键步骤。
可以通过与实际系统进行对比、数据对比等方法,验证仿真模型的准确性和可靠性。
4.2 效果评估建立网络系统仿真模型的目的之一是对系统进行性能优化和改进。
通过对仿真模型进行不同场景、不同参数的仿真实验,评估不同策略或方法对系统性能的影响,并提出相应的改进方案。
5. 模型应用与推广建立网络系统仿真模型的关键技术不仅可以用于研究和优化网络系统,还可以应用到实际项目中。
例如,在网络系统设计和部署之前,可以先建立仿真模型进行性能评估和优化,从而提高系统的稳定性和可靠性。
6. 研究挑战与展望建立网络系统仿真模型的关键技术在不断发展和进步,但仍面临一些挑战。
不规则网络的数学模型实现
的性能升级 , 不规则的芯片网络No (e oko . i) Cnt r.nc p系统 是指 w h
在 未 来 的 S C ss m.nci) 用 中 可 升 级 的 、 重 用 的通 讯 o ( t o.h 应 ye p 可 平 台 ,No C系 统 可 以集 成 很 多单 个 芯 片 上 的可 计 算 和 可 存 储 的 块 , 且 可 以解 决 与 基 于 总 线 和 基 于交 叉 总 线 有 关 的 问题 。 而 不 规 则 网 络 拓 扑 结 构 的 性 能 评 价 可 以 通 过 以下 3 方 式 种 获 得 : 量 , 拟 , 学/ 析 模 型 。 分 析 模 型 也 许 是 性 价 比 测 模 数 分 最 高 的方 法 ,该 方 法 可 以 在 不 同 的 工 作 环 境 和 配 置 下进 行 测
了对 网络 性 能 的 计 算 。
关键 词: 死锁路 由算法; 全适应 路 由算 法;虚 拟通 道; 教 学模 型 ;最 小等待 时 间 无 中 图法分 类号 : P 1.1 T 3 11 文 献标 识码 : A 文章编 号 :0 07 2 2 l) 929 —3 10 —0 4(0 1 0 -9 70
t r v r g dt i et et t l s a eltn y S emah mai a d l r v d s i ha c a y i v l a i gt ep r o ma c f e- u n a e a e g v oa o h me s g e c . ot t e tc l a h mo e o i e g c u c e au t e f r n eo n t p h r n n h
网络模型
网络中的七层模型、五层模型、四层模型网络中的七层模型、五层模型、四层模型一:ISO 七层模型OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。
70年代以来,国外一些主要计算机生产厂家先后推出了各自的网络体系结构,但它们都属于专用的。
为使不同计算机厂家的计算机能够互相通信,以便在更大的范围内建立计算机网络,有必要建立一个国际范围的网络体系结构标准。
国际标准化组织ISO 于1981年正式推荐了一个网络系统结构----七层参考模型,叫做开放系统互连模型(Open System Interconnection,OSI)。
由于这个标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢, 大大推动了网络通信的发展。
下面我简单的介绍一下这7层及其功能。
OSI的7层从上到下分别是:7 应用层6 表示层5 会话层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。
(1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。
例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。
但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。
示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
(2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。
例如,FTP允许你选择以二进制或ASCII格式传输。
如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。
如果选择ASCII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASCII后发送数据。
在接收方将标准的ASCII转换成接收方计算机的字符集。
示例:加密,ASCII等。
(3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。
双向反馈神经网络模型的研究与实现
双向反馈神经网络模型的研究与实现神经网络模型是神经科学和计算机科学交叉研究的重要领域之一。
近年来,随着人工智能的兴起,神经网络模型的研究越发受到重视。
双向反馈神经网络模型(Bidirectional Recurrent Neural Networks,BRNN),是一种基于时间序列的神经网络模型,其在传统的前馈式神经网络的基础上,增加了反馈机制,使得其在时间序列预测和特征提取方面具有更强的能力。
本文将介绍双向反馈神经网络模型的研究和实现。
一、双向反馈神经网络模型基本原理双向反馈神经网络模型是基于时间序列的神经网络模型,在普通的前向网络的基础上,增加了反向传播的能力,具有很好的时间序列学习能力。
双向神经网络分为两个部分,前向部分和后向部分。
前向部分将当前的输入信息进行处理,并产生序列的隐藏状态输出。
后向部分将未来的输入信息反向处理,并产生序列的隐藏状态输出。
这样,BRNN可以通过前向和后向的状态信息预测未来的状态。
在BRNN的模型中,输入序列 $x_{1:T}$ 通过前向部分网络 $Forward(x)$ 得到一个前向状态序列 $h_{1:T}^{forward}$,后向部分网络 $Backward(x)$ 得到一个后向状态序列 $h_{1:T}^{backward}$,整个网络的输出状态序列为$h_{1:T}^{BRNN}=[h_{1:T}^{forward},h_{1:T}^{backward}]$。
BRNN的前向和后向部分都是由循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)构成的。
在RNN中,对于一个时间步长 $t$,其隐藏状态向量 $h_t$ 的更新公式为:$$h_t=f(W_{hx}x_t+W_{hh}h_{t-1}+b_h)$$其中,$W_{hx}$ 是输入层到隐藏层的权重矩阵,$W_{hh}$ 是隐藏层到隐藏层的权重矩阵,$b_h$ 是隐藏层的偏置向量,$f$ 是激活函数。
用JAVA实现P2P网络模型
询, 使用 目录服务来 定位其它对等点 。 目录式动态配置模 型如图 1 所示 。
3 P P的通信协议 2
P e 之间的通信必须规 定一 种协 议 ( er 也可 以说是一 种相互 可以理解 , 不会产 生歧 义的规范 ) 协议是 以操作 系统无关 的 字 , 节方式进行通信的 , 这样协议本身相对独立 , 以在不 同的操作 可 系统 、 至是 不同的网络结构 中使用 。 甚
数据流的接收和发送 , 同读取本地文件 流一样方 便 。 如
文件传输 可以分成两个不同的线程 ( 上传模块、 下载模
块 ) 以实现在 同一个程 序中既包 含上传又包含下载 。 ,
上传模 块 : 当接受到上传请求时 , 把文件 的相对路径转化 为
非处理能力的对等。以 N pt 软件为代表 的 PP技术其实质 asr e 2
在于将互联 网的集 中管理模 式 引向分散 管理模 式 , 内容从 中 将 央单一节点引 向网络 的边缘 , 从而 充分利用 互联 网 中众 多终端 节点所蕴涵的 处理 能力 和潜 在 资源。相 对 于传统 的集 中式 客 户/ i H 务器( / ) 型 , 2 C S模 P P弱化 了服 务器 的概 念 , 系统 中的各 个节点不再区分服务器 和客户端 的角色 关系 , 每个 节点 既可请
(colfC m ue E gneigadSi c,S ag a nvsy h nh i 00 2 C i ) Sho o o ptr n i r n c ne h nh iU iri ,S ag a 0 7 , hn e n e et 2 a
Ab t a t s r c P P n t o k mo e k su h u t ft d t n l e v rmo e , i h ma e h t h f ce c fc mmu iai n i lw a d 2 e w r d lma e p t e f l o a i o a r e d l wh c k st a e ef in y o o a r i s t i n c t s o n o
网络7层模型
⽹络7层模型
很多系统运维兄弟虽然系统运维做的顺风顺⽔,但是对于⽹络有关技能不是很熟悉,所以,今天和⼤家⼀起学习有关运维相关的⽹络知识和技能。
今天研究以太⽹,因为以太⽹是最基本也是重要的知识——OSI参考模型。
什么是OSI呢?OSI(Open System Interconnect),即开放式系统互联。
⼀般都叫OSI参考模型,是ISO(国际标准化组织)组织在1985年研究的⽹络互连模型。
ISO为了更好的使⽹络应⽤更为普及,推出了OSI参考模型。
其含义就是推荐所有公司使⽤这个规范来控制⽹络。
这样所有公司都有相同的规范,就能互联了。
OSI划分为7层模型,分别为:应⽤层、表⽰层、会话层、传输层、⽹络层、数据链路层、物理层。
⽹络7层模型有哪些功能呢,⼤家⼀起学习研究下。
OSI中的上⾯4层(应⽤层、表⽰层、会话层、传输层)为⾼层,定义了程序的功能;下⾯3层(⽹络层、数据链路层、物理层)为低层,主要是处理⾯向⽹络的端到端数据流。
应⽤层:访问⽹络服务的接⼝。
表⽰层:提供数据格式转换服务。
会话层:建⽴端连接并提供访问验证和会话管理。
传输层:提供应⽤进程之间的逻辑通信。
⽹络层:为数据在节点之间传输创建逻辑链路,并分组转发数据。
数据链路层:在通信的实体间建⽴数据链路连接。
物理层:为数据端设备提供原始⽐特流的传输的通路。
在⽹上截了⼀张图,⼤家可以参考如下:。
大规模复杂网络的建模与分析
大规模复杂网络的建模与分析随着信息技术的不断发展,大规模复杂网络(Large-scale Complex Networks)在各个领域的应用越来越广泛。
从社交媒体到物联网,从生物网络到交通网络,这些网络既包含了大量的节点和边,又表现出复杂的拓扑结构和动态行为。
建模和分析这些网络有助于我们理解网络的性质和行为,并从中发现隐藏的模式和结构。
在建模大规模复杂网络时,一个常见的方法是使用图论来描述网络的结构。
图论是一种数学工具,用于研究节点和边之间的关系。
网络中的节点可以代表人、物体、事件或其他实体,边可以代表节点之间的关联、连接或交互。
通过将网络转化为图,我们可以利用图论的方法来量化网络的特性,并推导出关于网络结构的定量规律。
在对大规模复杂网络进行建模时,我们可以使用不同的图模型来描述不同的网络特性。
例如,无标度网络模型可以用来描述具有幂律度分布的节点度分布的网络。
这种分布意味着只有少数节点具有极大的度,而大多数节点具有较小的度。
这种模型可以帮助我们理解为什么在一些网络中,一些节点具有巨大的影响力,而其他节点则相对较弱。
另一个常用的图模型是小世界网络模型。
这种模型在描述社交网络、互联网和其他社会系统时特别有用。
小世界网络中,大部分节点与其他节点有较短的路径相连。
这种结构使得信息能够迅速传播,并且网络的全局特性可以通过仅观察少数节点即可获得。
小世界网络模型可以帮助我们理解为什么在一些网络中,信息传播非常迅速,以及如何在这些网络中更有效地传播和传递信息。
除了图模型,我们还可以使用其他建模方法来描述大规模复杂网络。
例如,动力学模型可以用来描述网络中节点的状态和行为的演化过程。
这些模型通常基于节点之间的相互作用和信息传递,可以帮助我们预测网络中节点的行为和状态的变化。
另外,排队论模型可以用来描述网络中资源的分配和利用情况。
通过对网络中节点之间的需求和资源供应进行建模,我们可以探索如何优化资源分配以最大化网络的效率和性能。
网络设计的3层模型
网络设计的3层模型
网络在设计的时候一般都会遵循网络设计的3层模型。
这3层模型将网络分为:1。
核心层2。
分布层(有的地方也叫会聚层)3。
接入层。
我们来看下这每层的作用。
1.核心层:看名字就知道他是真个网络的核心,他的目的主要是用来快速的转发网络中的各种数据。
一般情况下核心的设备是由3层或者多层交换机组成的,核心层一般是不会做任何策略的。
他的目的就是尽可能快的转发数据。
2.分布层:用来将每个接入层给连接起来,各种策略都是在分布层上来实现的。
以及隔离接入层的广播流量。
以及提供数据的各种转发。
分布层一般是路由器担当的。
3.接入层:顾名思义就是接入终端设备,接入层的主要目的是尽可能多的接入各种终端设备。
接入层一般是由2层交换机来充当的。
需要注意的是这只是一个推荐的模型,并是不什么强制性的要求。
只是你按照这个模型来设计网络的话,你整个网络的性能会更优化。
当然你也可以不按照这个模型来设计网络。
你甚至可将3层的功能都在一台设备上来实现。
只是效果会很差。
网络模型
功能特性 指明物理接口各条信号线的用途(用法) 规程特性 指明利用接口传输位流的全过程及各项用 于传输的事件发生的合法顺序
物理层的机械特性示例
物理层的传输介质
• 有线介质 双绞线 同轴电缆 光纤 • 无线介质 无线电 微波 激光 红外线
物理层的设备
• 网络接口卡 • 集线器:多端口的中继器 • 中继器 能放大信号 延长网络传输距离 只包含有一个输入端口和一个输出端 口,所以只能接收和转发数据流
会话层的功能
• 管理远程用户和进程间的通讯 会话建立、 会话管理、 会话结束
表示层的功能
• 编码格式转换 • 加密
应用层的功能
• 提供用户接口以及应用程序接口 • 和应用程序协同工作,利用基础网络交换 应用程序专用的数据
应用程序
SMTP POP3
应用程序 应用层协议 应用层协议
TCP端口号:110 端口号: 端口号
LLC子层 子层
帧
物理层
比特
TCP/IP协议参考模型 TCP/IP协议参考模型
• TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为 ARPANET开发的网络体系结构
应用层 表示层 应用层 传输层 互联网层 应用层 传输层 互联网层 数据链路层 网络接口层 物理层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
网络的分类
按工作模式分类 对等网 (Peer to Peer) • 通常是由很少几台计算机组成的工作组。对等网 采用分散管理的方式,网络中的每台计算机既作为 客户机又可作为服务器来工作,每个用户都管理自 己机器上的资源。 客户机/ 客户机/服务器网 (Client/Server) • 网络的管理工作集中在运行特殊网络操作系统服 务器软件的计算机上进行,这台计算机被称为服务 器,它可以验证用户名和密码的信息,处理客户机 的请求。而网络中其余的计算机则不需要进行管理, 而是将请求通过转发器(Redirector)发给服务器。
网络基本知识—OSI七层模型
数据链路层
物理层
0101110101001000010
数据传输过程中的帧结构和包结构
数据传输过程中,帧结构在改变,但是包结构不改变
Data
From LAN
2.2.2.2 1.1.1.1 Data
1.1.1.1
Ethernet 2.2.2.2 1.1.1.1 Data 2.2.2.2 1.1.1.1 Data Fram relay 2.2.2.2 1.1.1.1 Data 2.2.2.2 1.1.1.1 Data
每一层利用下一层提供的服务与对等层通信; 每一层使用自己的协议。
数据封装
Data H Data
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
H
Data Data
H H
Data
H H
Data
主机
交换机
路由器
服务器
PDU:协议数据单元(Protocol Data Unit) 是指对等层次之间传递的数据单位 .
寻址和路由选择 提供介质访问、链路管理等 比特流传输
3 2 1
数据链路层
物理层
对等通信
应用层 表示层 会话层 传输层 Host A 网络层 数据链路层 物理层 Bit APDU PPDU SPDU Segment Packet Frame 数据链路层 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 Host B
源抑制报文:利用ICMP协议向源端发送
source quench报文。 窗口机制:报文中包含窗口字段,用于控制 源端一次发送数据的多少。
确认技术
传输虚电路
源
供应链网络优化决策模型及实现方案
供应链网络优化决策模型及实现方案随着全球经济的发展和市场竞争的加剧,供应链管理变得越来越重要。
为了提高供应链网络的效率和灵活性,许多企业开始寻找供应链网络优化的决策模型和实现方案。
本文将介绍一种基于数据驱动的供应链网络优化决策模型,并提出了相应的实现方案。
一、供应链网络优化决策模型1. 数据收集和处理为了构建供应链网络优化决策模型,首先需要收集和处理相关的数据。
这些数据可以包括供应商、制造商、分销商和客户的信息,商品的运输成本和时效,市场需求的变化等。
通过对这些数据的收集和处理,可以获取供应链网络的基本信息,为决策模型的构建提供依据。
2. 目标设定与约束条件在构建供应链网络优化决策模型时,需要明确目标和约束条件。
目标可以是最小化总成本、最大化利润或最大化客户满意度等。
约束条件可以包括生产能力、供应商可用性、交货期限、库存水平等。
通过明确目标和约束条件,可以引导优化算法的设计和实施。
3. 优化算法设计基于目标和约束条件,可以设计出适用于供应链网络优化决策的优化算法。
常用的优化算法包括线性规划、整数规划、遗传算法和模拟退火算法等。
这些算法可以根据具体情况进行选择和组合,以实现最优的供应链网络优化决策。
4. 决策评估与调整在构建供应链网络优化决策模型后,需要对决策进行评估和调整。
通过与实际情况进行比较,评估决策模型的性能和效果,并根据需要进行调整。
这样可以不断改进决策模型,提高供应链网络的效率和灵活性。
二、供应链网络优化的实现方案1. 供应链网络可视化为了更好地理解和管理供应链网络,可以利用可视化技术对供应链网络进行可视化。
通过可视化,可以直观地展示供应链网络的结构和流程,并及时监控供应链的运行情况。
这样可以帮助企业及时发现问题并采取相应的措施,以提高供应链网络的效率和灵活性。
2. 制定实时需求预测模型供应链网络中的需求预测是非常关键的一环。
为了准确地预测需求,并实现有效的库存管理,可以制定实时需求预测模型。
OSI网络七成模型参考
IPv4数据包头
IP头中包含传输和处理IP数据包的指令。 原理:如当数据包到达路由器接口,路由器需要知道是IPv4还是IPv6数据包。 路由器查看头中特定字段就可以知道是什么类型的数据包。头中还包含了地 址信息和沿路径传输时决定如何处理数据包的其他数据。 图中显示了IPv4数据包的内容:
OSI参 模型
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●
谈到网络不能不谈OSI参考模型,虽然OSI参考模型的实际应用意义不是 很大,但对于理解网络协议内部的运作很有帮助,也为我们学习网络协 议提供了一个很好的参考。所以我们应该认真对待OSI参考模型,为以 后学习打好基础
OSI参考模型的分层结构
1、什么是OSI参考模型? OSI参考模型(OSI/RM)的全称是开放互联参考模型(Open system interconnection reference model,OSI/RM),它是由国际标准化组织 (international standard organization,ISO)提出的一个网络系统 互联模型。 2、OSI参考模型采用什么样结构? OSI参考模型采用分层结构 从上到下共分为7层。故称为OSI 7层模型。 在OSI 7层模型中,每一层都为上一层服务,并为上一层提供一个访问接口
3、网络层(Network layer)
为能通过在其它网络上的中间设备进行端到端 的发送建立和编址包。 网络层负责对子网的数据包进行路由选择,此外网络层还可以实现拥塞控 制,网际互联,从传输层接收数据段或PDU。 网络层执行4个基本任务: ① 用IP地址編址 ② 封裝 ③ 路由 ④ 解封裝 一、IP地址编址 IP协议要求每台发送和接收设备要有唯一的IP地址。具有IP地址的设备被 称为主机,发送数据主机的IP地址称之为源IP地址,接 收数据设备的IP地址称为目的IP地址。
计算机网络五层模型
计算机网络五层模型计算机网络五层模型是计算机网络的基础,也是网络应用的核心。
它将计算机网络的连接、传输、通信等功能划分为五层,有助于更好地管理和维护网络,促进网络的发展。
本文将讨论计算机网络五层模型的历史发展和每层的概念以及它们如何与网络应用相关联。
计算机网络五层模型的概念源于国际标准化组织(ISO)的开发,归功于它的OSI参考模型,该模型将计算机网络的连接、传输、通信等功能划分为七层,以配合它的参考模型。
1995年,Internet工程任务组(IETF)以五层模型取代OSI模型,被称为TCP / IP(传输控制协议/Internet协议)。
自那以后,计算机网络五层模型就成为计算机网络的基础,用于管理和维护网络,以及支持网络应用。
计算机网络五层模型包括应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
应用层提供应用服务,比如电子邮件、文件传输、网络管理和网站管理等;传输层通过可靠的数据流传输来传输数据,比如TCP协议和UDP协议;网络层主要用于路由技术,比如IP协议;数据链路层用于在发送端和接收端之间建立通信链路,比如以太网;最后,物理层协调物理装置的连接,比如网线。
这些层次的服务和协议可以帮助用户完成网络活动,比如在Web浏览器中浏览网页、发送电子邮件等。
RFC792和RFC793也定义了第五层的Internet控制协议(ICMP),该协议主要用于网络测试、故障检测以及报告网络异常。
ICMP协议通过在IP datagram中嵌入消息以测试网络状态,比如ping命令用于测试两台计算机之间的网络状态。
计算机网络五层模型是网络应用的核心。
它将计算机网络的功能划分为五层,并在每层定义了它自身的常用协议和服务,从而使网络更加稳定和可靠。
最重要的是,它能够有效地集中管理网络,提高网络的传输效率,让网络应用更有效,更方便。
计算机网络五层模型的发展有助于网络技术的发展,特别是它为网络应用的发展带来的重要作用,而且还可以根据未来的需求对它进行改进,从而实现更加高效、更加安全的网络应用。
如何构建一个简单的神经网络模型
如何构建一个简单的神经网络模型【这是一个简单的神经网络模型的构建方法】神经网络是一种模仿人类大脑神经系统运行机制的计算模型,被广泛应用于机器学习和人工智能领域。
下面将介绍如何构建一个简单的神经网络模型,并通过一个示例来说明其工作原理。
一、神经网络模型的基本构建要构建一个简单的神经网络模型,需要考虑以下几个方面:1. 网络结构:神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成。
输入层接收外部信息,输出层输出结果,隐藏层用于处理中间信息。
根据实际问题需要,可以选择不同的层数和节点数。
2. 权重和偏置:网络中的连接权重和节点偏置是神经网络的参数。
初始时可以随机设置,然后通过训练来优化它们。
3. 激活函数:在每个节点上应用激活函数,将输入转换为输出。
常用的激活函数有Sigmoid、ReLU等。
4. 损失函数:用于衡量网络输出与真实结果的差距,并作为优化目标。
常见的损失函数有均方误差、交叉熵等。
5. 优化算法:通过梯度下降等优化算法,更新权重和偏置,使损失函数最小化。
二、示例:手写数字识别我们以手写数字识别为例,演示一个简单的神经网络模型的构建方法。
1. 数据准备收集并准备手写数字图片数据集,每张图片的像素值作为输入,对应的数字作为标签数据。
2. 网络结构我们选择一个简单的三层结构,输入层有784个节点(28*28像素),隐藏层有256个节点,输出层有10个节点(数字0~9)。
3. 权重和偏置初始化初始化网络中的权重矩阵和偏置向量,可以选择随机初始化或者其他方法,如Xavier初始化。
4. 前向传播通过输入层的数据与权重矩阵相乘,并加上偏置向量,经过激活函数后得到隐藏层的输出。
再将隐藏层的输出与隐藏层到输出层的权重矩阵相乘,加上输出层的偏置向量,并经过激活函数后得到输出层的输出。
5. 损失计算将输出层的结果与标签数据进行对比,计算损失函数的值。
6. 反向传播根据损失函数的值,通过梯度下降算法反向传播误差,更新权重和偏置,不断迭代优化模型。
通信网络的网络模型与性能分析
通信网络的网络模型与性能分析近年来,随着通信技术的飞速发展,网络已经成为现代社会不可或缺的一部分。
为了更好地理解和优化网络的性能,人们提出了通信网络的网络模型与性能分析方法。
本文将详细介绍通信网络的网络模型与性能分析,并分点列出步骤,以帮助读者更好地了解这一领域。
网络模型是为了描述和分析网络中各种元素之间的关系而构建的数学模型。
在通信网络中,典型的网络模型包括带宽、延迟、拥塞控制、路由和数据传输等。
下面将按照以下步骤介绍通信网络的网络模型与性能分析方法:1. 网络拓扑模型:首先,需要构建网络的拓扑模型,即网络中各个节点和连接之间的关系。
常见的网络拓扑模型包括星型、环形、树状和网状等。
通过拓扑模型,可以了解到网络的结构和连接方式,从而为后续的性能分析提供基础。
2. 带宽模型:带宽是网络中传输数据的能力,通常用带宽模型来描述。
带宽模型可以是理论的,也可以是实际的,用于描述网络中数据传输的速率。
常见的带宽模型包括固定带宽和动态带宽等。
通过带宽模型,可以评估网络中数据传输的能力,并为后续的性能分析提供依据。
3. 延迟模型:延迟是指网络中数据从发送端到接收端所需的时间。
延迟模型是描述延迟的数学模型,可以从发送端到接收端的各个环节进行分析。
常见的延迟模型包括传输延迟、处理延迟和排队延迟等。
通过延迟模型,可以评估网络中数据传输的速度,并为后续的性能分析提供基础。
4. 拥塞控制模型:拥塞控制是指网络中数据传输过程中,由于网络负载过大导致的性能下降现象。
拥塞控制模型描述了如何有效地控制和预防拥塞的方法。
常见的拥塞控制模型包括流量控制、拥塞窗口调整和丢包重传等。
通过拥塞控制模型,可以调整网络传输的速率,避免拥塞现象,提高网络性能。
5. 路由模型:路由是指在网络中选择合适的路径将数据从源节点传输到目标节点的过程。
路由模型描述了网络中路径选择的算法和策略。
常见的路由模型包括最短路径算法、负载均衡算法和自适应路由算法等。
网络安全模型的设计与实现
网络安全模型的设计与实现1.需求分析:网络安全模型应该根据实际需求进行设计。
不同的组织和个人可能面临不同的威胁和安全需求。
因此,在设计网络安全模型前,需要进行全面的需求分析。
2.多层次:网络安全模型应该采用多层次的安全机制。
单一的安全措施无法很好地应对各种威胁。
通过使用多层次的安全机制,可以提高整体安全性,并减少安全漏洞的风险。
3.预防为主:网络安全模型应该更多地注重预防措施,而不是仅仅依靠检测和响应来应对威胁。
预防措施可以帮助减少潜在的漏洞,并提供更好的安全保护。
4.综合防御:网络安全模型应该采用多种防御措施,包括网络防火墙、入侵检测系统、反病毒软件等。
综合防御可以提供全面的安全保护,并减少网络攻击的成功率。
实施网络安全模型涉及到以下策略:1.网络架构:网络架构的设计应考虑到安全性。
为了保护网络免受攻击,可以采用分段网络、DMZ区域等架构设计方法。
此外,还应该对网络设备进行配置和管理,包括路由器、交换机和防火墙等。
2.访问控制:访问控制是网络安全的重要组成部分。
通过使用访问控制列表(ACL)、身份验证和授权等措施,可以限制对网络资源的访问,并保护网络免受未经授权的访问。
3.加密:加密是保护网络数据和通信安全的重要手段。
通过使用加密技术,可以对敏感数据进行加密,并确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
4.监测和响应:网络安全模型应该包括监测和响应措施,以便及时发现和处理安全事件。
入侵检测系统(IDS)、入侵预防系统(IPS)和日志分析工具等可以帮助检测异常活动,并采取相应的措施来应对威胁。
常见的网络安全模型包括:1.基于角色的访问控制模型(RBAC):RBAC模型基于用户的角色和权限来控制对资源的访问。
通过为用户分配适当的角色和权限,可以确保用户只能访问其所需的资源。
2.多层次安全模型(MLS):MLS模型主要用于保护敏感信息。
它根据信息的敏感级别对其进行分类,并使用不同的安全规则和控制来保护不同级别的信息。
OSI七层模型及其功能
OSI七层模型及其功能OSI(开放系统互联)七层模型是一个由国际标准化组织(ISO)定义的网络参考模型。
该模型将计算机网络通信过程分为七个层次,每个层次具有特定的功能和责任。
以下是对每个层次的详细描述:1. 物理层(Physical Layer):物理层是网络的最底层,负责在物理传输媒介上发送比特流。
其功能主要包括传输介质、连接器、接口和相关设备之间的电气、光学和机械特征。
物理层的主要工作是将数字数据编码为电信号并将其发送到下一层。
2. 数据链路层(Data Link Layer):数据链路层是负责将数据分割为数据帧,并在通信信道上通过物理层传输。
此层还负责在通信线路上进行错误检测和纠正,以确保数据的可靠传输。
数据链路层还协调两个相邻节点之间的帧同步,并协调访问共享介质的方式。
3. 网络层(Network Layer):网络层是负责在网络上路由和转发数据的层次。
此层的功能包括数据包地址、选路和路由选择。
网络层将数据分解为更小的包,这些包分配给不同的路径,并在网络中选择最佳路径传输数据。
4. 传输层(Transport Layer):传输层负责建立两个节点之间的连接,并在节点之间提供端到端的可靠数据传输。
传输层主要工作是将数据拆分成较小的数据段,并通过序列号、错误检测和恢复机制来确保数据的可靠传输。
传输层还处理数据包的排序,并按照应用程序的要求进行流量控制。
5. 会话层(Session Layer):会话层负责建立、管理和终止会话。
它为用户提供了创建和终止通信会话的功能,并确保数据的顺序传输。
此层还处理会话的同步和检查点管理。
6. 表示层(Presentation Layer):表示层负责提供数据的翻译和转换,以确保不同系统上的数据能够正确解释和处理。
此层负责数据的加密、压缩、解压缩、加密和解密。
表示层的主要功能是确保数据按照应用程序的要求进行解释和处理。
7. 应用层(Application Layer):应用层位于协议栈的最顶层,提供了用户与网络的接口。
社会网络分析及模型构建方法
社会网络分析及模型构建方法社会网络分析是一种研究人际关系网络的方法,它通过分析人与人之间的联系以及这些联系的特征来揭示社会结构和人际关系的模式。
在当今信息时代,社会网络分析方法被广泛应用于各个领域,包括社会学、心理学、管理学等,并帮助研究人员更好地理解和预测社会行为。
在进行社会网络分析之前,首先需要明确研究目的和问题。
例如,我们可能想要了解一个团体内的意见领袖以及信息流动的路径,或者分析一个线上社交媒体平台上的用户关系以及信息扩散的特点。
明确问题将有助于确定分析方法和模型的选择。
一种常用的社会网络分析方法是基于节点的分析。
在这种方法中,研究者关注网络中的个体节点,并通过分析节点间的连接和节点的特征来揭示社会网络的结构。
例如,可以使用节点度中心性来度量节点在网络中的重要性,节点度中心性越高,表示该节点在网络中具有更多的连接。
另一个常用的指标是介数中心性,它反映了节点在网络中作为信息传递媒介的重要程度。
另一种常用的分析方法是基于社区的分析。
社区是指在网络中具有内部联系紧密、而与外部联系较弱的一群节点。
社区分析方法的目标是将网络中的节点划分为若干个社区,以揭示网络结构中存在的模式和规律。
这种方法可以帮助我们发现网络中潜在的子群体以及他们之间的联系。
在社交媒体分析中,社区分析方法可以用来发现用户兴趣群体或者判断用户之间的关系强度。
在进行社会网络分析时,构建模型是至关重要的一步。
模型可以帮助我们理解社会网络中的关系结构以及关系的形成和演化过程。
常用的网络模型有无标度网络模型、随机网络模型和小世界网络模型等。
这些模型具有不同的性质和规律,可以用来解释不同类型的社会网络。
例如,无标度网络模型认为社交网络中存在少数节点拥有更多的连接,而大部分节点只有少量的连接。
这种模型可以解释为什么一些用户在社交媒体上拥有大量的粉丝,而大部分用户只有很少的关注者。
除了基本的网络模型,还有一些特殊的网络模型,如重叠社区网络模型、动态网络模型等。
网络传播模型Python代码实现
⽹络传播模型Python代码实现SI模型import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltimport smallworld as sw#邻接矩阵a = sw.a# 感染率beta = sw.beta#初始患者origin = sw.origindef si_(a, beta, origin):#总⼈数n = a.shape[0]#控制符judge = 1#未感染⼈群s = np.arange(n)s = np.delete(s, origin)#上⼀轮或原先感染⼈群i = origin#感染者记录r = []#感染时间记录t = []#感染⼈数记录speed = []#计时器h = 0#总感染者infected = i#开始传播while judge == 1:temp_i = []#感染⼈数m = len(infected)for j in range(0, m):node = int(infected[j])asd = []for k in range(0, n):if a[node, k] == 1:asd.append(k)#感染者邻接的未感染者asd2 = np.intersect1d(asd, s)#随机⽣成被感染率num = np.random.rand(len(asd2)) - beta#该感染者传播的新感染者asd_final =[]for k in range(0, len(asd2)):if num[k] <= 0:asd_final.append(asd2[k])#这⼀轮总的新感染者temp_i = np.union1d(temp_i, asd_final)s = np.setdiff1d(s, asd_final)if len(i) > 0:for k in range(0, len(i)):r.append(i[k])t.append(h)#新⼀轮感染⼈群i = temp_iinfected = np.union1d(infected, i)#所有⼈都被感染则跳出循环if len(s) == 0:judge = 0if len(i) > 0:for k in range(0, len(i)):r.append(i[k])t.append(h)speed.append(len(r))h = h+1coverage = rfor j in range(h, 2*h):speed.append(speed[j-1])print(speed)plt.plot(speed, "-ro", label='Infectious')plt.title('SI')plt.legend()si_(a, beta, origin)效果图:SIR模型import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt import smallworld as sw#邻接矩阵a = sw.a#感染率beta = sw.beta#复原率gama = sw.gama#初始患者origin = sw.origindef sir_(a, origin, beta, gama): #总⼈数n = a.shape[0]#控制符judge = 1#未感染⼈群s = np.arange(n)s = np.delete(s, origin)# 未感染⼈数记录snum = list()snum.append(len(s))#感染⼈群i = origin#感染⼈数记录inum = list()inum.append(len(i))#复原⼈群r = []#复原⼈数记录rnum = list()rnum.append(0)#计时器h = 1#开始传播while judge ==1:#新⼀轮感染者temp_i = []m = len(i)for j in range(0, m):#感染者node = int(i[j])asd = []for k in range(0, n):if a[node, k] == 1:asd.append(k)#未被感染者且不为复原者asd2 = np.intersect1d(asd, s)asd2 = np.setdiff1d(asd2, r)num = np.random.rand(len(asd2)) - beta #新感染者asd_final = []for k in range(0, len(asd2)):if num[k] <= 0:asd_final.append(asd2[k])temp_i = np.union1d(temp_i, asd_final) s = np.setdiff1d(s, asd_final)#复原num = np.random.rand(m) - gamaasd = []asd_final = []for k in range(0, m):if num[k] <= 0:asd.append(k)asd_final.append(i[k])#原感染者部分复原r = np.union1d(r, asd_final)i = np.delete(i, asd)#这⼀轮后总感染者i = np.union1d(i, temp_i)snum.append(len(s))inum.append(len(i))rnum.append(len(r))h = h + 1if len(i) == 0:judge = 0for j in range(h, h*2):snum.append(snum[j-1])inum.append(inum[j - 1])rnum.append(rnum[j - 1])plt.plot(snum, "-bo", label='Susceptibles')plt.plot(inum, "-ro", label='Infectious')plt.plot(rnum, "-go", label='Recovereds')plt.title('SIR')plt.legend()plt.show()sir_(a, origin, beta, gama)效果图:SIS模型import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltimport BAimport random#邻接矩阵a = BA.a#感染率beta = 0.6#复原率gama = 0.3#初始感染者origin = random.sample(range(0, a.shape[0]), 5) def sis_(a, origin, beta, gama):#总⼈数n = a.shape[0]#未感染⼈群s = np.arange(n)s = np.delete(s, origin)#感染⼈群i = origin#感染⼈数记录speed = []speed.append(len(i))#计时器h = 1while h < 70:temp_i = []m = len(i)for j in range(0, m):node = int(i[j])asd = []for k in range(0, n):if a[node, k] == 1:asd.append(k)asd2 = np.intersect1d(asd, s)num = np.random.rand(len(asd2)) - beta asd_final = []for k in range(0, len(asd2)):if num[k] <= 0:asd_final.append(asd2[k])temp_i = np.union1d(temp_i, asd_final) s = np.setdiff1d(s, asd_final)num = np.random.rand(m) - gamaasd = []asd_final = []for j in range(0, m):if num[j] <= 0:asd.append(j)asd_final.append(i[j])s = np.union1d(s, asd_final)i = np.delete(i, asd)i = np.union1d(i, temp_i)speed.append(len(i))h = h + 1snum = []for j in range(0, h):snum.append(n - speed[j])plt.plot(speed, "-ro", label='Infectious')plt.plot(snum, "-bo", label='Susceptibles')plt.title('SIS')plt.legend()plt.show()sis_(a, origin, beta, gama)效果图:LT模型import numpy as npimport smallworld as swimport networkx as nximport matplotlib.pyplot as plt#邻接矩阵a = sw.a#节点度数, 1/b是其他节点对该节点的影响⼒b = sw.b#节点阀值beta = sw.beta#原激活节点origin = sw.origin#超过beta(如50%)的邻接节点处于激活状态,该节点才会进⼊激活状态def lt_(a, b, origin, beta):#节点数n = a.shape[0]#控制符judge = 1#未激活节点s = np.arange(n)s = np.delete(s, origin)#激活节点i = originwhile judge == 1:#该轮激活节点temp_i = []#激活节点个数m = len(i)for j in range(0, m):node = int(i[j])asd = []for k in range(0, n):if a[node, k] == 1:asd.append(k)#找到相邻的未激活节点asd2 = np.intersect1d(asd, s)asd_final = []for k in range(0,len(asd2)):num = 0#该未激活节点相邻的激活节点个数for t in range(0, m):if a[int(i[t]), asd2[k]] == 1:num = num + 1if 1 / b[asd2[k]] * num >= beta:asd_final.append(asd2[k])temp_i = np.union1d(temp_i, asd_final)s = np.setdiff1d(s, asd_final)#将新激活节点合并到原激活节点中i = np.union1d(i, temp_i)#如果该轮没有新激活节点,那之后都不会再有,跳出循环if len(temp_i) == 0:judge = 0#输出新的⽹络状况color = []for j in range(0, n):color.append('b')for j in range(0, len(i)):color[int(i[j])] = 'r'g = nx.from_numpy_matrix(a)nx.draw(g, with_labels=True, node_color=color)plt.show()lt_(a, b, origin, beta)效果图:数据⽣成代码(WS)import numpy as npimport randomimport networkx as nximport matplotlib.pyplot as pltn = 50k = 5p = 0.1#建⽴⼩世界⽹def sw_(n, k, p):m = np.zeros((n, n), dtype=int)#节点度数d = np.zeros(n, dtype=int)#构建环形⽹络for i in range(0, n):for j in range(0, n):if j > i and j <= i+k:m[i, j] = 1m[j, i] = 1d[i] = d[i] + 1d[j] = d[j] + 1if i+k >= n and j <= i+k-n:m[i, j] = 1m[j, i] = 1d[i] = d[i] + 1d[j] = d[j] + 1#讲规则⽹络转换为随机⽹络for i in range(0, n):for j in range(0, n):if m[i, j] == 1:rand_num1 = np.random.rand(1)if rand_num1 <= p:rand_num2 = np.random.rand(1)temp = np.random.permutation(np.arange(n)) if rand_num2 < 0.5:for l in range(0, n):if i != temp[l] and m[i, temp[l]] == 0:m[i, temp[l]] = 1m[temp[l], i] = 1d[j] = d[j] - 1d[temp[l]] = d[temp[l]] + 1breakelse:for l in range(0, n):if j != temp[l] and m[j, temp[l]] == 0:m[j, temp[l]] = 1m[temp[l], j] = 1d[i] = d[i] - 1d[temp[l]] = d[temp[l]] + 1breakm[i, j] = 0m[j, i] = 0return m, da, b = sw_(n, k, p)#LT预设#预设阀值beta = 0.5#初始激活节点q = np.random.randint(10, 15)origin = random.sample(range(0, n), q)。
网络编程模型(CS模型和BS模型)
⽹络编程模型(CS模型和BS模型)⽹络应⽤编程模型互联⽹与企业内部⽹⽹络的两个含义:互联⽹ :互联⽹(Internet)是⼀种覆盖全世界的全球性互联的⽹络。
企业内部⽹:企业内部⽹(Intranet)将企业内部的⽹络和企业外部的⽹络通过防⽕墙有效隔离,每个Intranet都变成了⼀个相对独⽴的⽹络环境。
C/S模式和B/S模式早期计算机⽹络的通信模型分散式(Decentralized)分散式系统⽤户只负责管理⾃⼰的计算机系统,各⾃独⽴的系统之间没有资源或信息的交换或共享。
优点可靠性⾼缺点存在⼤量共享数据的重复存储容易导致⼀个企业的各个部门数据的不⼀致性造成成本,硬件,⽀持,运营成本的⼤量增加已经被淘汰集中式(Centralized)集中式系统⼀台计算机(主机),保存⼀个企业组织的全部数据,⽤户则通过终端来访问这台主机。
终端不具有处理信息的能⼒。
优点硬件成本低,所有的运作和管理都由⼀台主机来完成;资源集中、数据共享,减⼩或消除了数据的冗余和不⼀致性。
缺点可靠性问题,主机⼀旦出现故障,系统就全部出现故障。
多个⽤户访问,系统响应慢,不能充分满⾜不同部门或⽤户的需要;不能满⾜某些特殊部门或⽤户的需要。
分布式(Distributed)分布式系统分散式系统和集中式系统的混合体将分散在⽹络环境中的各种资源以⼀个整体的形式呈现给⽤户,以全局的⽅式管理资源;根据⽤户需要动态分配任务,为⽤户任意调度⽹络资源;⽤户的体验和使⽤单机⼏乎⼯作⼀样。
调度对⽤户来说是透明的。
分布式系统与计算机⽹络的区别软件区别,硬件并没有区别。
分布式环境中,资源以透明的⽅式供⽤户使⽤。
C/S模式C/S(Client/Server)也叫C/S模式,C/S架构或C/S模型。
特点胖客户端编程架构主要⼯作在客户端进⾏C/S将⽹络事务处理分为两个部分客户端:客户端(Client,也叫客户机)⽤于为⽤户提供操作,同时向⽹络提供请求服务的接⼝;服务端: 服务端(Server)负责接收并处理客户端发出的服务请求,并将服务处理结果返回给客户端。
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小包很多
路由器收到的包中大约一半为最小长度(40字节)的包 移动互联网、即时通讯应用中大量都是小包
局部性很差
骨干网上,在一个非常短的时间内大约有一百万个并发流经 过一个路由器
这意味着,在一个包上执行的计算,在未来短时间内重用到 另一个包上的可能性很小
网络计算机系统面临的挑战
本地性能测量:如路由器查找速度,使用计算机内部的 性能测量工具(如Oprofile, Vtune)测量
本课程关注数据包在本地的处理速度,线速处理是系 统优化的重要目标之一
因特网环境的特点
链路速度已达到万兆量级
10Gbps已普及,40Gbps在数据中心很常见,100Gbps已出现
TCP流量占主导
SRAM:
由一组寄存器构成。一般情况下,片上SRAM的访问时间 为1-2ns,片外SRAM的访问时间为5-10ns。
DRAM:
存储单元组织成行、列二维结构。片上DRAM的访存延迟 大约为30ns,最快的片外DRAM访存延迟为40-60ns,连 续读的延迟约为100ns。
存储器的种类(续)
page-mode DRAM(快页内存)利 用DRAM的结构特点,优化对相邻 存储单元的连续访问:
数据包交付给应用: 解复用(确定目标程序) 控制切换(唤醒目标程序)
重要的性能指标
两个最重要的性能指标:
吞吐量:每秒处理的包数(pps)或比特数(bps) 延迟:处理一个数据包的时间(通常关注最坏情况延迟)
性能测量分为:
全局性能测量:如端到端延迟和带宽,使用网络管理工 具(如OpenView)进行测量
第二章 网络实现模型
模型的重要性
网络算法学的一个难题是它需要多个领域的知识:
协议、硬件、体系结构、操作系统、算法等 需要不同领域的专家协作设计出高效的网络计算机系统
不同领域的专家通过简单的模型进行对话:
模型描述了问题的要点,又不涉及不必要的细节 最低程度:模型应能定义所需要的术语(能够交流) 最好情况:领域外的专家可以根据模型进行设计,并可
由领域内的专家对设计进行验证
2.1 协议抽象模型
协议定义了对等实体之 间通信的规则:
定义了对等实体之间交 换的报文的格式和次序
定义了在发送报文、收 到报文或收到其它事件 后采取的动作(通常给 出一个协议状态机)
定义了调用接口
协议抽象模型(续)
可将协议看成是加上了调用接口和报文格式定义的状态 机,所有协议都可以抽象为图中的状态机模型:
第二个读周期:先用第1个包的流ID查找bank 2,再用第2个包 的流ID查找bank 1中的根节点;
依次类推 流水线充满后,每60ns完成一个流ID的查找
问题:
层次为16的二叉树只能有216=64K个流ID,不能满足问题规模!
使用RDRAM实现M=3的B-树
RDRAM允许快页模式,可 一次读8个32比特的字 (256比特)
使用RDRAM实现二分查找
使用具有16个bank的RDRAM实现高度为16的二叉树,树中第i 层的所有节点存储在bank i中。
查找芯片同时对16个数据包(流ID)进行查找,比如:
第一个读周期(60ns):用第1个包的流ID查找bank 1中的根节 点,得到bank 2(第二层)中要查找的节点;
256比特的字可以存放2个 96比特的流ID,以及3个 20比特的指针
存储器访问时间比指令执行时间长很多 处理器速度和访存速度之间的鸿沟越来越宽,使得访
存瓶项问题更加突出
访存构成了端节点和路由器的主要性能瓶颈:
数据包、状态信息、指令等都保存在内存中
许多系统优化工作都是围绕访存优化而展开的
存储器的种类
寄存器:
由一组有序的触发器构成,访问同一个片上寄存器的耗 时大约为0.5-1 ns。
设计方案考虑
需要设计一个数据结构:
每个流维护一个计数器 支持插入和查找两种操作,查找为针对流ID的精确匹配 要求限制最坏情况下的查找时间 使用平衡二叉树
在SRAM中保存查找树?
维护100万条流的状态,需要约14MB空间,代价太高!
在普通DRAM中保存查找树?
若实现分支因子为2的二叉树,查找一个流需要20次访 存;按照访存周期50ns计算,查找时间为1微秒!
提供行地址时,选中的那一行数据 (4字节)进入到row buffer中
如果要访问的4个字节刚好位于同 一行(页),不需要再提供列地址
快页内存有利于快速访问局部性好的数据:
可以一次读取相邻4个字节
优化访存的措施:
有意识地组织数据,将那些要被读取的数据保存在连续位置
存储器的种类(续)
Interleaved DRAM(交织内存)
高速链路 + 大量小包:
包速率很高 线速处理难度大:处理一个包的时间必须非常短
高速链路 + 大规模并发流:
数据局部性很差 Cache用不上(命中率低),消除访存瓶颈困难
TCP流占主导 + TCP处理开销大:
优化TCP实现很重要
2.2 存储器
在现代计算机系统结构中,访存是最大的性能瓶颈:
路由器统计每个流发送的包数 每个流用五元组<源IP地址,目的IP地址,源端口号,
目的端口号,协议>(共96位)进行描述
线速处理要求:
对于2.5Gbps链路和40字节最小数据包,流ID的查找时 间不能超过128ns。(40*8/2.5Gb/s = 128ns)
问题规模:
核心路由器中大约有100万条并发的流
一个上层接口调用使协议状态机初始化 在某个状态时,可能发送一个报文、收到一个报文或发
生一个定时器事件,并进入一个新的状态
常见而耗时的功能(TCP/IP)
与数据包收发有关的功能: 数据操作:交换、数据拷贝、 检错等 分配资源(如内存、CPU)
与协议处理有关的功能: 重组数据包 查表及修改状态 设置定时器 调度任务
将几个DRAM bank集成到一个 内存芯片中,复用数据线和地 址线
利用单个DRAM bank读写周期 长的特点,在总线上交替完成 对各个DRAM bank的访问
提高内存带宽
典型的产品有:
SDRAM:集成了2个bank RDRAM:集成了16个bank
举例:流ID的流水化查找
应用需求: