數據中心網絡研究現況與通信理論基礎

在這篇博客中，我會介紹現代中心網絡研究現況和通信理論基礎

1、路由器和交換機的區別

路由器可以爲局域網自動分配IP和虛擬撥號。
路由器是用來做網間連接，也就是用來連接不同網絡的。
路由器在網絡層，根據IP地址尋址。
路由器可以處理“TCP/IP”協議，交換機不行。
路由器可以把一個IP分給多個主機使用，對外IP相同。
路由器可以提供防火牆，交換機不能提供這個功能。

交換機只是用來分配網絡數據的。
交換機在中繼層，根據“MAC”地址尋址。
交換機可以把很多主機連接起來，對外的IP不同。
交換機是做擴大局域網接入點的，可以讓局域網連進更多的電腦。

2、什麼是 啓發式算法

啓發式算法（heuristic algorithm)是相對於最優化算法提出的。一個問題的最優算法求得該問題每個實例的最優解。啓發式算法可以這樣定義：一個基於直觀或經驗構造的算法，在可接受的花費（指計算時間和空間）下給出待解決組合優化問題每一個實例的一個可行解，該可行解與最優解的偏離程度一般不能被預計。

3、API

API（Application Programming Interface，應用程序接口）是一些預先定義的函數，或指軟件系統不同組成部分銜接的約定。

數據中心網絡

數據中心網絡是雲計算的基礎，是連接數據中心大規模服務器進行分佈式計算的橋樑。

原因

（1）雲計算的核心價值之一在於大數據的集中處理．
（２）雲計算的另一重要特點是資源的統計複用 ，因此虛擬化技術在雲計算中尤其重要．
（3 ）作爲可控可管的大規模網絡環境 ， 雲計算 數據中心爲網絡技術發展提供了良好的創新平臺

一、數據中心網絡的網絡拓補方案

（1） 以交換機爲核心的拓撲方案
Fat-Tree、VL2、Helios、c-Through、OSA

圖爲Fat-Tree拓補結構

圖爲c-Through拓補結構
（2）以服務器爲核心的拓撲方案
DCell、BCube、FiConn、CamCube、MDCube、uFix

圖爲FiConn拓補結構

圖爲BCube拓補結構

二、數據中心網絡傳輸協議

1、數據中心網絡TCP協議

TCP incast：交換機緩衝區溢出，發生丟包，吞吐量下降

其中會用到超時重傳的兩種方式BHTO、BTTO
重傳定時器（RTO）、往返延遲（RTT）

解決方法：

（1）減少RTO值、使之與RTT匹配
（2）設計新的擁塞控制算法
（3）採用基於編碼的傳輸方案

多路徑TCP

應用定值的傳輸協議

2、數據中心組播協議

（i）數據中心可擴展組播 ESM、MBF
ESM:對成員較多的組播組使用傳統的往交換機中注入路 由轉發表的方式實現組播 ，對成員較少的組播組採用在分組內增加BoomFilter編碼信息、利用編碼信息實現路由轉發
MBF:在BoomFilter，如果每個元素的出現概率不同，爲每個元素分配不同數量的Hash函數。出現概率大的組分配較少數量的Hash函數，而爲出現概率小的組分配較多數量Hash函數
（ii）數據中心可靠組播

三、數據中心無線通訊技術

（i）無線中心網絡的設計與構建
天線技術、機櫃擺放、全無線數據中心網絡
（ii）無線數據中心網絡的通信優化
“飛路”方案、無線信道分配問題

四、數據中心增強以太網

（1）扁平一體化數據中心交換網絡
（i）數據中心以太網DCE（ii）融合增強以太網CEE（iii）數據中心光纖DCF
2）數據中心增強以太網流量控制
優先級流量控制PFC
通過PFC和端到端的擁塞控 制這兩個增強機制的配合,增強的以太網應該能夠適應成爲數據中心中的一體化交換網絡技術

五、數據中心網絡虛擬化

虛擬網絡隔離、虛擬機遷移、帶寬共享和保障
（1）數據中心網絡隔離和虛擬機遷移
（2）數據中心網絡帶寬共享機制

六、數據中網絡節能機制

（1）硬件設備節能機制
設備休眠技術、速率調整技術
（2）節能路由機制

七、軟件定義網絡與數據中心

（1）可管理性
（2）網絡性能設置
（3）更快引入新的網絡功能