网络结构的体系和模式

２ ． 协 议 中 的 模 式
２ ．１ 网络体 系结 构 中的模 式不 是一 般模 式 ，而是 超 出 自然 历史 、 能够预见和提供新观点的模式。计算机科学 的特性使这项 任务变得更 困 难 。与物理 、化学及其他学科不同 ，构成这个领域 基础 的模式本来就 在 不 断变化 ，要不它们就太普通 了，难以提供指导。对我们而言 ，很 确定 哪些模式是基本模式 ，而不是我们所构造的模式的简单模 仿。 ２ ．２即使在我们所熟 悉 的传统科 学 中，在 问题堆 中找 出问题 的关 键也不一定容易 。例如 １ ６世纪 末期 ，当时主要问题 之一 昌预测炮 弹落 地的位置。伽 利略并没有 启动一 项精 细而 又 昂贵 的项 目，即使各 种型 号 、口径和弹药量的高精度大炮来全面 了解它们 的行为 ，进 而确定可 以 预测炮 弹路径的议程 ，他知道答案不在于发射炮弹 的大炮 ，而在于问题 关键的抽象思考。伽 利略的解决方案要推 翻亚里斯多德 的方法 ，他要假 想一些人们从来没有 见过但 的确存在 的东西 ：无摩擦运动 。进 而 明确 阐 述我们所知道的第一运动定律 “ 处 于静止或运动 的物体将保护静止或 运 动 。可 以想象 ，对于他的同事来说 ，这种假 想是 多么荒谬和唯心 。第个 人都知道运动 中的物体会慢慢停下来 ，除非有一种力 不断作用 于它 ，人 们每天都会看到这种 情况 ，伽 利略 想象 的这个 理想 是世界 是什 么样 子 呢？推一下某个物体 ，它就会永远运行下去？简直是荒谬 。 ２ ．３分层模型 第 一个计算机 网络 主要不是通信专家构建的 ，而是计算机 专家特别 是操作 系统专 家构建 的。到 ｌ ９ ７ ０年 ，软件工作仅仅经 历了 ２ ０年 ，设计 原则刚刚开始被 提出。操作 系统是 当时最复杂的程序 ；如果计 算机要使 用网络 ，就必须通过操作 系统实现 。因此 ，操作 系统完美 且简单的分层 设计的论文以及 Ｕ Ｎ Ｉ Ｘ的会影响到早 期寻找新 的网络结构 的努力 ，这并 不奇怪 。它合并 Ａ Ｐ Ｐ Ａ Ｎ Ｅ Ｔ作为资源共享 网络的理 由，这对操 作系统 产
应用与应用程序相关的 Ｐ Ｄ Ｕ的边 界 ，而是 选择对 应用 程序有 意义 的那
些Ｐ Ｄ Ｕ的边界。
早期研究 魄计算机网络不是第一个网络。电话 公司早在一个世 纪前 就 已经构建 网络 ，而且都是大型的 国际网络。很明显 ，它们 已经 开发 了 满足它们 自己需要 的网络体系结构 。然而 ，体系结构的属性不仅反 映 了 电话 网络 的电路交换技术 ，而且反映了它们所处的经济和政治 环境。从 １ ９ 世纪建立开始一直到 ２ Ｏ 世 纪中期 ，电话 网络都与 电有关 ，甚至 是在 ２ Ｏ 世 纪下半 叶，随着将数字通信用于控 制，这种控制 还依赖 百度文库话 网络 。 接 口一定在设 备之 间。虽然这种体 系结构没有正式名称 ，但 看到说 明中 的图形之后 ，我便将 它称为 “ 串珠 ”模型。
４ ． 上 层体 系 结构 研 究
４ ．２很早以前 ，人们就意识 到 ， 希 望允许 应用程序 在主机 间移植 ， 要包含这种移植就需要命名应用程序 ，以便让它们名称独立 于位置 。有 种倾 向将这表示 为上层 “ 命 名”，以区别 于下层 “ 寻址”。然 后实 际 上不是这样 的。 尽管地址是名称 ，但名称不一定是地址 。地址分配 给对 象 ，这样 就 更容易查找对象 。将地址分配给对象 的算法定义拓扑 。因此 ，地址 总是 表示拓扑 中的点 ，而名称 只是标签 。除 了说名称空间 昌扁平 地址空 间之 外 ，在大多数情况下 ，扁平 名称 空间只是 上下 文之外 的地址 空间。 如果仔 细考虑元机 制 中开 发 的 “ 命名” ，就 可 以得 出下 面的结 论 ： 在计算机科 学中 ，所有的名称都 用来查 找对象 。所有 的命名计划都在为 了让在一定条件下定位对象变得更容易，要么在空间上 ，要么在语义上。 ４ ．３在下层 中 ，地 理或 网络拓 扑特性 可用 作定位 对象 的原 则。在 上层 中，其他特性可 用于定 位应 用程 序 ，这些 应 用程序 很少 与位 置相 关 。遗憾 的是 ，和下层不一样 ，新特性通常用来为应用程序 寻址计划确 定还没有 出现 的地址空 间。人们说得 最多 的就 是使用应 用程序 的特性 。 在有些情况下 ，计划反映位置独立特性 。然而 ，这种计划排 除任何应 用 程序 的移植 ，这些应用程序对用户显而 易见。 ４ ．４我们可 以刻画 “ 上 层” 的特性 ，的确是 所有分 布式 应用程 序 通用 的唯一结构 ，是 ＯＳ Ｉ 在应 用程序 进程和 应用协议 之间产 生 的差 别 。 特定 应用程序域会 有更详 细的结构 ，很 可能有公共应 用协议模块 ，它们 能跨 应用程序域使 用 ， 但 这很可能与它有关。我们已经提示 了构 造应用 协议 的一些有用的方法 ，至少 ，我们知道有些事情不能做 。另外 ，应用
行解释。结果就是 一种更加 简单的 网络 系统结构 ，它有更 高的性能 、更少的人力需要而最重要的是它可伸缩。 关键词 ：协议 中的模 式 ；串珠模 型；上层体 系结构研 究
１ ．５ Ｉ 言
网络 的体系结构首先要从 “ 代数学 ”开始 ，我们要尽可能接近基本 原则 ，而不依赖实现方式 ，不是 因为实现方式不够好 ，而是 因为它们是 对特殊情况 的折衷 ，又是基本原则的基础。首先 ，我们研究不需 要折衷 的那 些属性 ，然后理解折衷 的本质和什么时候不应该做 出某 些选择。只 要 可能 ，我们就会推迟这种约束 ，以便 了解会 出现什么样 的模 式。推迟 的时间越长 ， 得 到的模 式就越可能是基本模式 ，而不是针对特 定问题 的 专用模式。
生了强烈影响 。 ３ ． 串珠模型
我看到它时就 能够 识别 它”。很难 找 到一 组特性 比 “ 在 传输 之上 ” 更 好。但 随着我们理解 的深入 ，似乎有 两种特性可 以区分上层和下层 。 （ １ ）在上层 中，处理在单元 中，这些单元对应用有语义意义 ；而在 中间层 中，处理在最满足资源分配要求的单元中 ；在下层 中，通 信媒体 或 网络技术的特性 占支配地位 。 （ ２）在 上层 中 ，寻址 是位 置独立 的。在下层 中，寻 址是 位置 依赖 的。或者更准确 的说 ，下层寻址建在 网络拓扑的基础上 ，而 上层通常建 立在一种 “ 语义” 拓扑的基础上。 在某 种意 义上 ，媒 体 的特性 向上 过滤 ，而应 用程 序 的特 性 向下 渗 透，但 当它们在 中间相 遇时 ，依据共 同点 “ 筛选” 这两者。 当我们从 下层移 动到上层是 ，语义变得更重要 ，而 它在下层总是 被 忽略。但这不是说上层协议 只处理语 义和那 些用户数据。只是没有 选择
网络 结 构 的 体 系 和 模 式
张 哲 旭
摘
要 ：如果一个领域能够超越 自然历史而发展 ，并且人 们能从描 述该领 域的特 性发展 到提 出实用的原理或理 论，我们 才能将 它看作
是 一 门 学科 。 它不 应 该 只 是 广 泛 意 义 上 的 理 论 ，我 们 需 要 的是 一 种 具 有 最 少 的假 设 和 最 广 泛 的 适 用 范 围的 理 论 ，在 某 些 情 况 下 ， 我 们 将 这 体 系结构的含 义与传统观点进行对照 ，但是其他大部分 内容将做 为练 习，这些概念和结果必须 以这种 选择 的集合 而不能用传统 的公理集进