Эта книга посвящена современным аспектам развития высокоскоростных объединенных TCP/IP и ATM сетей. В ней рассматривается широкий круг вопросов: от обработки одиночного пакета или ячейки в очереди на маршрутизаторе или коммутаторе до универсальных методов резервирования сетевых ресурсов для определенного типа трафика; от определения характеристик потока данных до способов их сжатия, позволяющих снизить нагрузку на сеть. Книга будет интересна всем, кто хотел бы получить представление о современном уровне развития, архитектуре и разработке высокоскоростных компьютерных сетей.

Содержание

Краткое содержание

Предисловие

Часть I. История вопроса

Глава 1. Введение

Глава 2. Архитектура протоколов

Глава 3. Протоколы TCP и IP

Часть II. Высокоскоростные сети

Глава 4. Ретрансляция кадров

Глава 5. Сети ATM

Глава 6. Высокоско ростные локальные сети

Часть III. Моделирование и оценка производительности

Глава 7. Обзор вероятностных и стохастических процессов

Глава 8. Анализ очередей

Глава 9. Самоподоб ный трафик

Часть IV. Перегрузка и управление трафиком

Глава 10. Борьба с перегрузкой в обычных и объединенных сетях

Глава 11. Управление потоком и контроль ошибок на уровне передачи данных

Глава 12. Управление трафиком в потоколе TCP

Глава 13. Управление трафиком и борьба с перегрузкой в сетях ATM

Часть V. Маршрутизация в объединенных сетях

Глава 14. Теория графов и поиск путей с минимальной стоимостью

Глава 15. Протоколы внутренней маршрутизации

Глава 16. Протоколы внешней маршрутизации и групповая рассылка

Часть VI. Качество обслуживания в IP-сетях

Глава 17. Интегрированные и дифференцированные службы

Глава 18. Протоколы поддержания качества обслуживания

--------------------------------------------------------------------------------

Часть VII. Сжатие данных

Глава 19. Теоретические основы сжатия данных

Глава 20. Сжатие без потерь

Глава 21. Сжатие с потерями

Приложение A. Стандарты и организации по стандартизации

Приложение B. Сокеты

Словарь специальных терминов

Сокращения

Список литературы

Алфавитный указатель

Предисловие

История вопроса

Назначение книги

Предполагаемая аудитория

План книги

Веб-сайт для преподавателей и студентов

Программирование сокетов

Что нового во втором издании

Благодарности

От издателя перевода

Часть I. История вопроса

Глава 1. Введение

1.1. Краткая история сетей

Рост Интернета и Всемирной паутины

Появление ATM

1.2. Потребность в скорости и качестве обслуживания

Появление высокоскоростных локальных сетей

Корпоративные потребности в глобальных сетях

Цифровая электроника

Качество обслуживания в Интернете

1.3. Усовершенствованные сети TCP/IP и ATM

Объединенные IP-сети

Сети ATM

1.4. Обзор книги

Фундаментальные понятия протоколов и сетей

Высокоскоростные сети

Моделирование и оценка производительности

Перегрузка и управление трафиком

Маршрутизация в объединенных сетях

Качество обслуживания в IP-сетях

Сжатие

1.5. Ресурсы Интернета

Веб-сайты для этой книги

Другие веб-сайты

Группы новостей USENET

Глава 2. Архитектура протоколов

2.1. Необходимость в архитектуре протоколов

2.2. Архитектура протоколов TCP/IP

Уровни набора протоколов TCP/IP

Протоколы TCP и UDP

Протоколы IP и IPv6

Работа протоколов TCP и IP

Приложения TCP/IP

2.3. Модель OSI

2.4. Объединение сетей

Маршрутизаторы

Пример объединения сетей

2.5. Рекомендуемые литература и веб-сайты

2.6. Задания

Глава 3. Протоколы TCP и IP 70

3.1. Протокол TCP

3.2. Протокол UDP

3.3. Протокол IP

Фрагментация и восстановление

Адреса IPv4

Поле типа службы

Поле параметров IPv4

3.4. Протокол IPv6

Форматы IPv6

Заголовок IPv6

Заголовок параметров ретрансляционных участков

Заголовок фрагмента

Заголовок маршрутизации

Заголовок параметров получателя

3.5. Рекомендуемые литература и веб-сайты

3.6. Задания

Часть II. Высокоскоростные сети

Глава 4. Ретрансляция кадров

4.1. Сети с коммутацией пакетов

Базовые операции

Техника коммутации

Маршрутизация

Стандарт X.25

4.2. Сети с ретрансляцией кадров

История вопроса

Архитектура ретрансляции кадров

Передача данных пользователя

Управление соединением ретрансляции кадров

4.3. Рекомендуемые литература и веб-сайты

4.4. Задания

Глава 5. Сети ATM

5.1. Архитектура протоколов ATM

5.2. Логические соединения ATM

Применение соединения виртуального канала

Характеристики виртуального пути и виртуального канала

Управляющие сигналы

5.3. Ячейки ATM

Формат заголовка

Общее управление потоком

Контрольная сумма заголовка

5.4. Категории служб ATM

Службы реального времени

Службы не реального времени

5.5. Уровень адаптации ATM

Службы AAL

Протоколы AAL

5.6. Рекомендуемые литература и веб-сайты

5.7. Задания

Глава 6. Высокоскоростные локальные сети

6.1. Появление высокоскоростных локальных сетей

6.2. Ethernet

Классическая сеть Ethernet

Варианты стандарта IEEE 802.3 со скоростью передачи данных 10 Мбит/с

Хабы и коммутаторы

Коммутаторы 3-го уровня

Fast Ethernet

Gigabit Ethernet

10-гигабитная сеть Ethernet

6.3. Fibre Channel

Элементы архитектуры Fibre Channel

Архитектура протоколов Fibre Channel

Физические носители и топологии Fibre Channel

Перспективы развития Fibre Channel

6.4. Беспроводные локальные сети

Применение беспроводных локальных сетей

Требования к беспроводным локальным сетям

Архитектура IEEE 802.11

Службы IEEE 802.11

Уровни протокола IEEE 802.11

Физический уровень IEEE 802.11

6.5. Рекомендуемые литература и веб-сайты

6.6. Задания

Часть III. Моделирование и оценка производительности

Глава 7. Обзор вероятностных и стохастических процессов

7.1. Вероятность

Определение вероятности

Условная вероятность и независимость

Теорема Байеса

7.2. Случайные переменные

Функции распределения и плотности

Важные распределения

Множественные случайные переменные

7.3. Стохастические процессы

Статистики первого и второго порядка

Стационарные стохастические процессы

Спектральная плотность

Независимые приращения

Эргодичность

7.4. Рекомендуемые литература и веб-сайты

7.5. Задания

Глава 8. Анализ очередей

8.1. Простой пример поведения очередей

8.2. Цели анализа очередей

8.3. Модели очередей

Очередь к одному серверу

Очередь к нескольким серверам

Основные соотношения теории очередей

Допущения

8.4. Очередь к одному серверу

8.5. Очередь к нескольким серверам

8.6. Примеры

Серверы баз данных

Вычисление процентилей

Примеры очереди к серверам

8.7. Очереди с приоритетами

8.8. Сети очередей

Разделение и объединение потоков данных

Цепочки очередей

Теорема Джексона

Приложение для сетей с коммутацией пакетов

8.9. Другие модели очередей

8.10. Оценка параметров модели

Выбор дискретных данных

Ошибки выборки

8.11. Рекомендуемые литература и веб-сайты

8.12. Задания

Глава 9. Самоподобный трафик

9.1. Самоподобие

9.2. Самоподобный трафик данных

Определение непрерывного во времени процесса

Определение дискретного во времени процесса

Долгосрочная зависимость

Медленно затухающие распределения

9.3. Примеры самоподобного трафика

Трафик сетей Ethernet

Трафик Всемирной паутины

Трафик SS7

Трафики TCP, FTP и TELNET

VBR-видео

Детерминированная передача данных

9.4. Влияние самоподобия на производительность

Анализ сетей Ethernet/ISDN

Ethernet-трафик

Модель запоминающего устройства с самоподобными входными данными

Применимость самоподобных моделей трафика

9.5. Моделирование и оценка самоподобного трафика данных

График зависимости дисперсии от времени

График R/S

Оценочная формула Уиттла

9.6. Параметр Херста

9.7. Рекомендуемые литература и веб-сайты

9.8. Задания

Часть IV. Перегрузка и управление трафиком

Глава 10. Борьба с перегрузкой в обычных и объединенных сетях

10.1. Следствия перегрузки

Идеальная производительность

Практическая производительность

10.2. Борьба с перегрузкой

Противодавление

Сдерживающий пакет

Неявная сигнализация о перегрузке

Явная сигнализация о перегрузке

10.3. Управление трафиком

Справедливость

Качество обслуживания

Резервирование

10.4. Борьба с перегрузкой в сетях с коммутацией пакетов

10.5. Борьба с перегрузкой в сетях ретрансляции кадров

Управление скоростью трафика

Предотвращение перегрузки при помощи явной сигнализации

10.6. Рекомендуемые литература и веб-сайты

10.7. Задания

Глава 11. Управление потоком и контроль ошибок

на уровне передачи данных

11.1. Необходимость управления потоком и контроля ошибок

Управление потоком

Контроль ошибок

11.2. Механизмы управления каналом

Остановка с ожиданием

Технология скользящего окна

11.3. Производительность схемы ARQ

Схема ARQ с остановкой и ожиданием

Параметр a

Еще раз про схему с остановкой и ожиданием

Схема ARQ для скользящего окна

11.4. Протокол HDLC

Структура кадра протокола HDLC

Работа протокола HDLC

11.5. Рекомендуемая литература

11.6. Задания

Глава 12. Управление трафиком в протоколе TCP

12.1. Управление потоком в протоколе TCP

Влияние размера окна на производительность

Стратегия повторных передач

Адаптивный таймер повторной передачи

Параметры политики реализации протокола TCP

12.2. Борьба с перегрузкой в TCP

Управление потоком и контроль ошибок в TCP

Управление повторными передачами при помощи таймера

Управление окном

12.3. Производительность протокола TCP в сетях ATM

Архитектура протоколов

TCP поверх UBR

TCP поверх ABR

12.4. Рекомендуемые литература и веб-сайты

12.5. Задания

Глава 13. Управление трафиком и борьба

с перегрузкой в сетях ATM

13.1. Требования к управлению трафиком и борьбе с перегрузкой в сетях ATM

Значение задержки и скорости передачи данных

Непостоянство времени доставки ячеек

13.2. Атрибуты трафика сетей ATM

Параметры трафика

Параметры качества обслуживания

Атрибуты борьбы с перегрузкой

Другие атрибуты

13.3. Структура управления трафиком

13.4. Управление трафиком

Управление ресурсами при помощи виртуальных путей

Управление допуском к соединению

Контроль параметров использования

Выборочное отбрасывание ячеек

Формирование трафика

Явное прямое уведомление о перегрузке

13.5. Управление трафиком в службе ABR

Контроль скорости в службе ABR

Формат ячейки управления ресурсами

Распределение ресурсов в службе ABR

13.6. Управление трафиком в службе GFR

Механизм обеспечения гарантий скорости

Согласованное определение для службы GFR

Механизм проверки приемлемости качества обслуживания

13.7. Рекомендуемая литература

13.8. Задания

Часть V. Маршрутизация в объединенных сетях

Глава 14. Теория графов и поиск путей

с минимальной стоимостью

14.1. Элементарные понятия теории графов

Ориентированный граф и взвешенный граф

Деревья

14.2. Поиск кратчайшего пути

Алгоритм Дейкстры

Алгоритм Беллмана-Форда

Сравнение алгоритмов

14.3. Рекомендуемая литература

14.4. Задания

Глава 15. Протоколы внутренней маршрутизации

15.1. Принципы маршрутизации в объединенных сетях

Функция маршрутизации

Автономные системы

15.2. Протокол RIP

Дистанционно-векторная маршрутизация

Детали алгоритма RIP

Формат RIP-пакета

Ограничения протокола RIP

15.3. Протокол OSPF

Маршрутизация с учетом состояния линий

Протокол OSPF

Стоимость линий

Области

Формат OSPF-пакета

15.4. Рекомендуемые литература и веб-сайты

15.5. Задания

Глава 16. Протоколы внешней маршрутизации

и групповая рассылка

16.1. Протоколы BGP и IDRP

Маршрутно-векторная маршрутизация

Протокол BGP

Протокол IDRP

16.2. Групповая рассылка

Необходимые условия для групповой рассылки

Протокол IGMP

Расширение протокола OSPF для групповой рассылки

Протокол PIM

16.3. Рекомендуемые литература и веб-сайты

16.4. Задания

Часть VI. Качество обслуживания в IP-сетях

Глава 17. Интегрированные и дифференцированные службы

17.1. Архитектура интегрированных служб

Трафик в объединенных сетях

Назначение архитектуры ISA

Компоненты архитектуры ISA

Службы архитектуры ISA

17.2. Дисциплина очередей

Справедливая организация очередей

Разделение процессора

Справедливая организация очередей с побитовым циклом

Обобщенная схема разделения процессора

Взвешенная справедливая организация очередей

17.3. Случайное раннее обнаружение

Мотивация

Цели разработки метода случайного раннего обнаружения

Алгоритм RED

17.4. Дифференци рованные службы

Службы

Поле DS

Конфигурирование и работа дифференцированных служб

Поведение на ретрансляционном участке

17.5. Трафик реального времени

Характеристики трафика реального времени

Требования к взаимодействию в реальном времени

Жесткие и гибкие приложения реального времени

17.6. Рекомендуемые литература и веб-сайты

17.7. Задания

Глава 18. Протоколы поддержания качества обслуживания

18.1. Протокол RSVP

Цели разработки и характеристики протокола RSVP

Потоки данных

Работа протокола RSVP

Механизмы протокола RSVP

18.2. Многопротокольная коммутация по меткам

История вопроса

Функционирование архитектуры MPLS

Организация стека меток

Формат и размещение меток

FEC-классы, LSP-пути и метки

18.3. Протокол RTP

Архитектура протокола RTP

Протокол передачи данных RTP

Управляющий протокол RTP

18.4. Рекомендуемые литература и веб-сайты

18.5. Задания

Часть VII. Сжатие данных

Глава 19. Теоретические основы сжатия данных

19.1. Информация и энтропия

Информация

Энтропия

Свойства функции энтропии

19.2. Кодирование

Код Хаффмана

Энтропия и эффективность кодирования

Характеристики кода Хаффмана

19.3. Рекомендуемая литература

19.4. Задания

Глава 20. Сжатие без потерь

20.1. Методы группового кодирования

Подавление нулей

Групповое кодирование

20.2. Факсимильное сжатие

Модифицированный код Хаффмана

Модифицированный код READ

Дважды модифицированный код READ

20.3. Арифметическое кодирование

Основная концепция

Чистое арифметиче ское кодирование

Инкрементное арифметическое кодирование

20.4. Алгоритмы совпадения строк

Алгоритм LZ77

Алгоритмы LZ78 и LZW

20.5. Рекомендуемые литература и веб-сайты

20.6. Задания

Глава 21. Сжатие с потерями

21.1. Дискретное косинусное преобразование

Одномерное дискретное косинусное преобразование

Двумерное дискретное косинусное преобразование

21.2. Волновое сжатие

Элементарная волна

Одномерное сжатие с помощью элементарных волн Хаара

Двумерное сжатие с помощью элементарных волн Хаара

21.3. Стандарт JPEG

Последовательный режим DCT

Прогрессивный режим DCT

Режим без потерь

Иерархический режим

JPEG 2000

21.4. Стандарт MPEG

Знакомство с алгоритмом видеосжатия

Компенсация движения

Упорядочивание кадров

Стандарты MPEG

21.5. Рекомендуемые литература и веб-сайты

21.6. Задания

Приложение A. Стандарты и организации по стандартизации

A.1. Важность стандартов

A.2. Стандарты и регулирование

A.3. Стандарты Интернета и Общество Интернета

Организации Интернета и публикация RFC

Процесс стандартизации

Категории стандартов Интернета

Другие типы RFC

A.4. Союз ITU

Сектор ITU-T

Расписание

A.5. Стандарты IEEE

Приложение Б. Сокеты

Б.1. Версии сокетов

Б.2. Сокеты, дескрипторы сокетов, порты и соединения

Б.3. Коммуникационная модель клиент-сервер

Запуск программы с сокетами на изолированной машине под Windows

Запуск программы с сокетами на одной сетевой машине под Windows

Б.4. Элементы сокетов

Создание сокета

Адрес сокета

Привязка к локальному порту

Представление данных и порядок следования байтов

Установление соединения с сокетом

Функция gethostbyname()

Прослушивание входящих запросов на соединение от клиентов

Согласие на установку соединения с клиентом

Передача и прием сообщений через сокет

Закрытие сокета

Коды ошибок

Пример клиентской программы TCP/IP

Пример серверной программы TCP/IP

Б.5. Потоковые и дейтаграммные сокеты

Пример клиентской программы UDP

Пример серверной программы UDP

Б.6. Управление программой во время выполнения

Неблокирующие обращения к сокетам

Асинхронный ввод-вывод

Б.7. Удаленное выполнение консольного Windows-приложения

Локальная программа

Удаленная программа

Словарь специальных терминов

Сокращения

Список литературы

Алфавитный указатель