DARPA互联网协议的设计哲学

在之前的博客中，已经多次对MIT6.829这门课程的资源进行过解释和说明，链接如下：
https://www.cnblogs.com/lionelgeng/p/14322444.html
https://www.cnblogs.com/lionelgeng/p/14351786.html
https://www.cnblogs.com/lionelgeng/p/14403587.html
https://www.cnblogs.com/lionelgeng/p/14395219.html
本博客不想直接将这些资源进行英文到中文的翻译，原因有二:
一是因为作为IT技术人员，具有一定的阅读英文资料的能力是基本项，比如阅读RFC；
二是因为本博客想表达一些网络的设计过程，只有自己真正的理解，这门课程才算是有所收获。

该课程的第一章标题是History of the Internet Architecture，也就是研究互联网架构的历史。
The Design Philosophy of the DARPA Internet Protocols这篇论文发表于1988年，MIT网站的是2013年的修订版本，但是基本内容和重要思想是没有变的。

TCP/IP协议是DARPA于1973开始设计和开发的，最开始在军事领域使用，后来发展为商业化的互联网络。IP协议被正式标准化为RFC791在1981年，TCP协议被正式标准化为RFC793也是1981年。
就像该文所说，有时候很难判断，是什么动力或者原因导致协议被设计为这个样子，也就是协议为什么是这样。

it is sometimes difficult to determine the motivation and reasoning which led to the design.

首要目标：
根据DARPA当时面对的情况，他们想要设计的网络是：一个包交换网络设施，这个网络可以连接很多不同类型的网络，使用的是包交换处理器，它们被称之为网关，网关的角色是执行存储并转发数据包的算法。

次级目标：
这个网络还应该是有如下性质的：
1.如果网络有丢包或者网关故障，网络通信还可以继续可用。
2.网络必须可以支持不同类型的通信服务。
3.网络架构必须可以承载在不同的网络上。
4.网络架构必须允许分布式管理它的网络资源。
5.网络架构必须是成本可接受的。
6.网络架构必须降低主机的接入成本。
7.网络架构中使用的资源必须是可以有限数量的。

上面的顺序是重要的，因为这表示了网络的设计宗旨。如果顺序不一样，那么可能设计出来的网络就不是现在这个样子的了。这涉及到网络设计中的取舍和折中问题。比如说这个网络因为是被设计为军事领域，因为系统可用性就是最重要的；而如果是商业网络，那么网络资源数量，部署成本就是重要的考量了。本质来说，上述目标就是网络设计的顶层需求，但是需求是有优先级的，只有最重要的特性满足了，低优先级的特性才被加以考虑。

面对故障的可靠性
需要说明的是，上面的目标中的第一点，当发送者和接受者之间有丢包或者网关故障的时候，如果他们之间还存在可用的链路，他们之间的通信就可以继续，只有他们的物理连通链路都中断的时候，他们之间才无法通信。注意，对于业务层来说，在他们之间的物理链路断开之前，他们都应该不感知网络故障，不需要重新建立连接，也即可以正常通信。根据这一点要求，我们大概可以猜出，网络需要分层设计，这样才可以隔离网络中间故障问题，是传输层不感知。

为了实现这个目的，网络可以有两种形式，一种是由网络中间设备实现可靠性，而这需要将状态信息复制多份，以便其中一个设备故障，其他设备可以正常工作；另一种是中间设备不做要求，两端设备负责维护状态信息，而这种方法被作者称之为fate-sharing,可以译成“命运共享”。互联网设计者采用了后一种设计，原因有两个：一是因为这种方式可以提供任意节点故障的保护；二是因为相对于状态复制的方法，它更容易实现。

其实想一想，MPLS技术就是一种状态复制实现。MPLS状态由每个中间设备保存，所以如果实现保护，需要实现各种FRR功能，不可谓不复杂，而且还不一定100%覆盖。为此，LSP的端到端保护被使用，但是需要额外占用很多的节点和链路资源。SRV6因为可以指定显示路径，支持了100%场景的FRR，也是以牺牲简单性换来的。

IP网络被设计成一种无连接的网络，正是为了将端到端的保护放到更上层的传输层TCP处理，而这正体现了TCP/IP在设计之初的高明之道。

参考文档：
该论文的1995年版本：http://ccr.sigcomm.org/archive/1995/jan95/ccr-9501-clark.pdf
https://www.cs.princeton.edu/~jrex/teaching/spring2005/reading/clark88.pdf
fate-sharing的解释：
https://www.cnblogs.com/uniquebby/p/12176047.html
https://niem.es/2008/04/23/term-fate-sharing/

<未完待续>

最后

以上就是俭朴大碗为你收集整理的DARPA互联网协议的设计哲学的全部内容，希望文章能够帮你解决DARPA互联网协议的设计哲学所遇到的程序开发问题。

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