計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模式

韓嘯 韓昊

作者簡介：韓嘯（1990.02-），男，漢族，山東博興人。本科，齊齊哈爾工程學(xué)院信息系，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。

韓昊（1994.08-），男，漢族，黑龍江塔河人。本科，黑龍江科技大學(xué)，研究方向：采礦。

摘要：研究空間系和圖表以及不變量的屬性的數(shù)學(xué)領(lǐng)域就是拓?fù)鋵W(xué)。如果地址有拓?fù)鋵傩?，就可能?chuàng)建地址，這些地址是位置相關(guān)的地址而不是路由相關(guān)地址。

關(guān)鍵詞：拓?fù)?；邏輯地址；空間地址

一、引言

我們發(fā)下早期的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)通常從操作系統(tǒng)中尋求指導(dǎo)，并由此產(chǎn)生了尋址（甚至許多os設(shè)計(jì)，包括NUIX無法理解IPC的重要性）。Shoch從操作系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)也需要分離邏輯名稱和物理地址，這種分離在操作系統(tǒng)中非常有用，Saltzer擴(kuò)充了這種類推，他的觀點(diǎn)包含虛擬地址和物理地址之間的區(qū)別，從而產(chǎn)生了位置獨(dú)立的應(yīng)用程序名稱、位置相關(guān)的節(jié)點(diǎn)地址和附著點(diǎn)地址和路由，并聲稱這些都是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必不可少的組件。我們還知道Saltzer遺漏了路由選擇是兩步驟進(jìn)程這一點(diǎn)，這兩步是（從節(jié)點(diǎn)地址序列中）選擇下一跳，然后選擇到下一跳的具體路徑。我們知道，確定路徑（例如節(jié)點(diǎn)地址到最近鄰居的PoA地址的映射）所需要的信息是映射，并且這個映射與應(yīng)用程序名到節(jié)點(diǎn)地址或者上層目錄的映射相同。這證實(shí)了我們的發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由單個遞歸層組成。它進(jìn)一步暗示（N-1）-層的地址是（N）-層的附著點(diǎn)，使用（N）-層的某些應(yīng)用程序可能是（N+1）-層的成員，因?yàn)椋∟）-層是附著點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)和附著點(diǎn)之間的關(guān)系式相對的。

二、讓地址拓?fù)浠?/p>

1.在操作系統(tǒng)中位置相關(guān)是一個非常簡單的概念

應(yīng)用程序名和邏輯地址空間之間-的關(guān)系也很好理解。內(nèi)存地址空間有很規(guī)則的結(jié)構(gòu)。按照這樣的類推，假設(shè)節(jié)點(diǎn)地址和PoA地址對應(yīng)于邏輯地址空間和物理地址空間。但我們?nèi)绾文茏尩刂纷兊南嚓P(guān)呢？在其他類推中，相關(guān)位置很好理解，例如街道尋地址。街道尋地址非常的相似：給定一個地址，很容易獲得達(dá)到的目的地的許多路由，但網(wǎng)絡(luò)很少有像城市街道那樣的規(guī)則結(jié)構(gòu)。憑直覺我們知道這是什么意思，但將其轉(zhuǎn)換為我們能夠?qū)崿F(xiàn)的東西就是另一回事。提到位置相關(guān)通常的反應(yīng)時建議用經(jīng)緯網(wǎng)這類的。但其實(shí)他忽略啦一點(diǎn)：我們要在網(wǎng)絡(luò)中而不是在地球表面上差找地址。

很明顯上述方式并不合適網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的鏈路按某個頻率不停變換，將尋地址與這么不穩(wěn)定的東西結(jié)合在一起是無效的。另外，圖與“如何”而不是與“在哪里”綁定的太緊。我們需要一種抽象的圖表，這種抽象的圖表中的變更保持相對不變。

研究空間關(guān)系和圖表以及不變量屬性的數(shù)學(xué)領(lǐng)域就是拓?fù)鋵W(xué)。如果地址有拓?fù)湫裕涂梢詣?chuàng)建地址，這些地址是位置相關(guān)的地址而不是路由相關(guān)的地址。

2.尋址的拓?fù)?/p>

尋址的拓?fù)淙魏问褂眠^漢語字典的人都可以驗(yàn)證，命名不會變。語言的?？毙蛄羞@種屬性可用來確定單詞在地址空間拓?fù)渲械氖裁次恢谩．?dāng)路由器選擇算法的本質(zhì)讓我們綜合考慮路由選擇和成本最優(yōu)化。因?yàn)槲覀円紤]多種情況，所以我們要單獨(dú)確定連接性和成本最優(yōu)化路由選擇。其實(shí)最好的類比是辭典，辭典保持兩個名稱空間之間的映射，每個都有不同的拓?fù)?。一張放在語言核對序列（例如字母表）中，另一張表放在某種語義拓?fù)渲校@種拓?fù)鋰L試將含義相似的單詞放在一起，表示某種“接近”概念。第一張表有指示針指向第二張表

應(yīng)用程序命名和IPC尋址之間的主要不同就是拓?fù)涞谋举|(zhì)不同，IPC尋址拓?fù)溆脕矶ㄎ籇IF內(nèi)IPC進(jìn)程相對于其他的進(jìn)程位置，因此是位置相關(guān)的。這就是它們通常建立在空間拓?fù)渖系脑?，?yīng)用程序命名拓?fù)溆脕矶ㄎ徽Z義空間（或者一組語義屬性）內(nèi)的應(yīng)用程序。例如，我們以某種方法結(jié)構(gòu)建文件目錄，幫助定位文件，而不是物理設(shè)備，因此它可能是位置獨(dú)特的?？赡軇?chuàng)建位置的相關(guān)的應(yīng)用程序命名，就像可能創(chuàng)建路由相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址一樣再有些情況下，甚至必須這樣。因此，應(yīng)用程序包含來自拓?fù)淇臻g的地址，雖然在有些情況下，它不是可度量化的空間，然而IPC的地址空間很可能能夠度量，如果不能，至少它還有方向。因?yàn)榈刂房臻g的文職不同，所以從應(yīng)用程序地址空間到分布式IPC，它們的地址空間映射不可能同胚。路由器要確定兩件事：具有不同地址的給定PDU，它們的地址彼此“接近”，這樣它可以再同方向發(fā)送PDU，約定地址，發(fā)送它的“方向”。我們希望層之間的映射在打多數(shù)情況下是同胚的。

3.層的層次結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被組織為層的分層堆棧。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，它們是專用不同函數(shù)的層。因此，層的這種堆棧圖無法說明我們所關(guān)心的顯著屬性。常見的“塔”圖表示有一組層，一層堆在另一層上面，所有層在網(wǎng)絡(luò)的所有系統(tǒng)中都有相同的作用域。層的“沙漏”圖用來表示頂部協(xié)議的多樣性；中間較窄，包含的協(xié)議比較少，通常只有一個到兩個；底部比較寬，反應(yīng)了媒介的多樣性。這些與層關(guān)聯(lián)的分類，但沒有說明運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中的層。層有不同的函數(shù)，這些與我們的這種思路緊密相關(guān)。既然我們認(rèn)為層都有相同的函數(shù)，那么我們感興趣的是層的作用域、它們分析和解決問題的能力，層有兩個主要屬性：抽象化和縮放。層對機(jī)制的用戶隱藏啦內(nèi)部機(jī)制的運(yùn)行、隔離和通信量。但最重要的是，它們是創(chuàng)建這種抽象化的有效工具。

層次結(jié)構(gòu)中下層的作用域較小。通常，作用域隨著層的上升而增加。這就像樹形圖，它包含更多的葉子而不是分枝。這提供啦一種機(jī)制，通過這種機(jī)制我們能夠“分治”層處理的問題。在下層，通過少數(shù)對象使用好的粒度處理；而在上層，通過更多的元素使用較小的粒度處理，這樣實(shí)現(xiàn)著些函數(shù)的工作量在層之間保持相對不變。

這些層允許提高路由選擇和資源分配的效率。如果在相同中間點(diǎn)之間有多個流程，就可以將這些流程組合為單個低層流程，在低層封裝，其中“相同位置”可能是主機(jī)或者某個中間路由器。后者更有可能。與上層相比，下層的作用域和地址空間相對較小。下層較小的作用域說明PCI系統(tǒng)開銷隨著層的降低而減少，同時也減少啦路由選擇的復(fù)雜性。（例如，對較少流程的較少路由決定需要較少的路由計(jì)算和路由通信量）分層是適用于抽象化和縮放的主要工具。

4.層的多個層次結(jié)構(gòu)的尋址拓?fù)?/p>

雖然將一層的拓?fù)渑c下面的地址拓?fù)浣Y(jié)合在一起會有所幫助，但這個不必要的條件。在這些子網(wǎng)邊緣的邊界路由器可能連接到其他子網(wǎng)或者一個或者更多支持提供商。公司數(shù)據(jù)由邊界路由器封裝，并通過其中某一個提供商發(fā)送。只有公司邊界路由知道公司的尋址結(jié)構(gòu)。它實(shí)際上是VPN。主機(jī)不能訪問提供商的地址空間，提供商是個人所有者，完全控制這地址空間。

三、總結(jié)

雖然遞歸體系結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，但它在很大程度上已經(jīng)改變啦一些東西。隨著對遞歸結(jié)構(gòu)的不斷研究，我們發(fā)現(xiàn)，具有中央尋址計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)資源管理策略的電話網(wǎng)絡(luò)和公有Intertet，它們越來越不重要。我們知道資源管理是關(guān)鍵，但將來不應(yīng)該再造成過去那種“一種大小使用全部”的局面。（作者單位：1.齊齊哈爾工程學(xué)院；2.黑龍江科技大學(xué)）