数据中心网络研究现况与通信理论基础

在这篇博客中，我会介绍现代中心网络研究现况和通信理论基础

1、路由器和交换机的区别

路由器可以为局域网自动分配IP和虚拟拨号。
路由器是用来做网间连接，也就是用来连接不同网络的。
路由器在网络层，根据IP地址寻址。
路由器可以处理“TCP/IP”协议，交换机不行。
路由器可以把一个IP分给多个主机使用，对外IP相同。
路由器可以提供防火墙，交换机不能提供这个功能。

交换机只是用来分配网络数据的。
交换机在中继层，根据“MAC”地址寻址。
交换机可以把很多主机连接起来，对外的IP不同。
交换机是做扩大局域网接入点的，可以让局域网连进更多的电脑。

2、什么是 启发式算法

启发式算法（heuristic algorithm)是相对于最优化算法提出的。一个问题的最优算法求得该问题每个实例的最优解。启发式算法可以这样定义：一个基于直观或经验构造的算法，在可接受的花费（指计算时间和空间）下给出待解决组合优化问题每一个实例的一个可行解，该可行解与最优解的偏离程度一般不能被预计。

3、API

API（Application Programming Interface，应用程序接口）是一些预先定义的函数，或指软件系统不同组成部分衔接的约定。

数据中心网络

数据中心网络是云计算的基础，是连接数据中心大规模服务器进行分布式计算的桥梁。

原因

（1）云计算的核心价值之一在于大数据的集中处理．
（２）云计算的另一重要特点是资源的统计复用 ，因此虚拟化技术在云计算中尤其重要．
（3 ）作为可控可管的大规模网络环境 ， 云计算 数据中心为网络技术发展提供了良好的创新平台

一、数据中心网络的网络拓补方案

（1） 以交换机为核心的拓扑方案
Fat-Tree、VL2、Helios、c-Through、OSA

图为Fat-Tree拓补结构

图为c-Through拓补结构
（2）以服务器为核心的拓扑方案
DCell、BCube、FiConn、CamCube、MDCube、uFix

图为FiConn拓补结构

图为BCube拓补结构

二、数据中心网络传输协议

1、数据中心网络TCP协议

TCP incast：交换机缓冲区溢出，发生丢包，吞吐量下降

其中会用到超时重传的两种方式BHTO、BTTO
重传定时器（RTO）、往返延迟（RTT）

解决方法：

（1）减少RTO值、使之与RTT匹配
（2）设计新的拥塞控制算法
（3）采用基于编码的传输方案

多路径TCP

应用定值的传输协议

2、数据中心组播协议

（i）数据中心可扩展组播 ESM、MBF
ESM:对成员较多的组播组使用传统的往交换机中注入路 由转发表的方式实现组播 ，对成员较少的组播组采用在分组内增加BoomFilter编码信息、利用编码信息实现路由转发
MBF:在BoomFilter，如果每个元素的出现概率不同，为每个元素分配不同数量的Hash函数。出现概率大的组分配较少数量的Hash函数，而为出现概率小的组分配较多数量Hash函数
（ii）数据中心可靠组播

三、数据中心无线通讯技术

（i）无线中心网络的设计与构建
天线技术、机柜摆放、全无线数据中心网络
（ii）无线数据中心网络的通信优化
“飞路”方案、无线信道分配问题

四、数据中心增强以太网

（1）扁平一体化数据中心交换网络
（i）数据中心以太网DCE（ii）融合增强以太网CEE（iii）数据中心光纤DCF
2）数据中心增强以太网流量控制
优先级流量控制PFC
通过PFC和端到端的拥塞控 制这两个增强机制的配合,增强的以太网应该能够适应成为数据中心中的一体化交换网络技术

五、数据中心网络虚拟化

虚拟网络隔离、虚拟机迁移、带宽共享和保障
（1）数据中心网络隔离和虚拟机迁移
（2）数据中心网络带宽共享机制

六、数据中网络节能机制

（1）硬件设备节能机制
设备休眠技术、速率调整技术
（2）节能路由机制

七、软件定义网络与数据中心

（1）可管理性
（2）网络性能设置
（3）更快引入新的网络功能