cler log

Author: LukeLIN-web

.DS_Store

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+*.log
+*.json

.gitignore

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+课件: https://shihada.com/basem-shihada/education-page/computer-networks
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+当时整个CS 只有5个faculty, 一个班30-40人. 持续了几年直到招收到更多教授. 
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+因为课程人很少, 老师可以叫出每个同学的名字, 用同学名字举例子, 讲reliable的特点, 保证顺序. 
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+上课总是回答学生问题是很费时间的, 所以培养学生的提问能力是要付出很高的教师时间成本的. 
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+学生太多了, 学生就只能听从, 没有时间提问. 就只会干活, 不会质疑, 培养小镇做题家, 这和科研的思想是相悖的. 
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+## Lec1
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+#### 作业1反馈
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+\- OWAMP 失踪了。尝试了 ping 的一个版本 
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+\- 时钟似乎不同步。  delay测量要同步时钟. 
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+\- 需要更加关注slide质量和结果分析。 
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+delay也用ping,   traceroute可以来测 hop.
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+ setup要写完整.  要写出平均值和标准差, 不能只测一次.
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+ 测多组, 不同MSS. windows size 从0 到3000. 画图. 
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+不管做啥都要自动化测试. 要写出每个实验的结论.  
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+可以画出网络的拓扑图. ,比如内网, 外网. 网络用云icon 表示. 
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+网络一次没有converage, 需要测五个小时可能才收敛.  多线程 ,在 wireless network 可以有大量加速. 
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+每个作业, 发邮件,还会批改给comment. 
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+有啥区别?  
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+**Circuit Switching**  建立了一个专用的物理连接，
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+**Packet Switching**：在分组交换中，数据被划分为小数据包，每个数据包独立传输，它们可以按需通过网络的不同路径传输。没有专用的物理  连接，而是按需使用网络资源。 each packet uses full link bandwidth。
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+### packet switching
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+packet switching  比circuit switching 可以承载更多用户,  比如同时35个用户, active 超过10个人的可能性<0.004
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+Goodput is always fresh data.  重发的不算在goodput.
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+a=average packet arrival rate，  traffic intensity = La/R， La/R > 1: more “work” arriving than can be serviced, average delay infinite!
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+VPN , 为啥叫virtual? 因为需要build private network, 但是实际上并不存在这么一个private network. 
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+## Lec2 Transport Layer & Congestion Control
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+#### congestion collapse
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+原因：Undelivered packets -》 solution： congestion control for all traffic
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+原因2：spurious retransmissions of packets still in flight  -》 solution：  better timers and TCP congestion control
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+即使buffer是无限的, 处理能力有限也会导致无限的delay, buffer有限, 就会packet loss
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+两种方法都常用: 
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+end-end congestion control,网络没有explicit feedback. 用在TCP.
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+network-assisted congestion control, router 提供 feedback to end systems. single bit indicating congestion. 
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+#### TCP 拥塞控制
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+Congwin就是congestion window size.
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+congestion window size 怎么增减都是可以配置的, 但是标准是  probing +1 ,  congestion 丢包的话  *0.5.  因为这样是公平的. 
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+Window to fill links = propagation RTT * bottleneck bandwidth
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+## 异构网络中的TCP
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+可以用tcp ping测试delay. 
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+lossy link,  就是wireless. 
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+95%的网络流量都是用TCP, 第二是UDP.
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+TCP 下面分类很多, 有dropping base的 Reno, delay based 的Vegas, mix delay和dropping的 FAST TCP. 对于window的调整都不同.  linux kernel有一些代码. 但是只有一两种在用. 作业要研究这几个的区别. 
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+**基于丢包的拥塞控制**：将丢包视为出现拥塞，采取缓慢探测的方式，逐渐增大拥塞窗口，当出现丢包时，将拥塞窗口减小，如 Reno、Cubic 等
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+**基于时延的拥塞控制**：将时延增加视为出现拥塞，延时增加时增大拥塞窗口，延时减小时减小拥塞窗口，如 Vegas、FastTCP 等
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+**基于链路容量的拥塞控制**：实时测量带宽和时延，认为网络上报文总量大于带宽时延乘积时出现了拥塞，如 BBR。
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+#### Reno
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+– The most widely implemented TCP in current systems 
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+– Reno is expected to gain worse performance over links with Reno is expected to gain worse performance over links with multiple losses  丢包多的时候性能差.
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+**RTT 可变性**：由于信号传播、干扰和设备移动性，无线网络通常具有可变且不可预测的往返时间 (RTT)。TCP Reno 的拥塞控制假设 RTT 相对稳定，可能无法很好地适应无线环境中 RTT 的快速变化。这可能导致可用带宽的利用不足。
+
+#### BBR
+
+BBR 算法 2016年谷歌, 周期性地探测网络的容量，交替测量一段时间内的带宽极大值和时延极小值，将其乘积作为拥塞窗口大小，使得拥塞窗口的值始终与网络的容量保持一致。
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+特点: 在有一定丢包率的网络链路上充分利用带宽。适合高延迟、高带宽的网络链路。
+
+similar to vegas, 非常aggressive. bbr快速增长.收敛很快. 
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+老师compile了这个,  
+
+#### TCP Vegas
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+TCP Vegas1994年提出，Vegas算法并不急于丢包来判断是否发生了拥塞，而是通过数据包延迟来判断。Vegas通过RTT（roundtrip time）来决定增加或者减小拥塞窗口，它能够拥塞将要发生时就避免拥塞，而不是等到拥塞已经发生之后再减小发送速度，因此能够减小重传和超时的几率.
+
+overcome the problem of RTT fairness at the bottleneck.
+
+#### cubic
+
+TCP BIC（Binary Increase Congestion control）旨在优化高速高延迟网络（即“长肥网络”（long fat network，LFN））的拥塞控制，而CUBIC则是比BIC更温和和系统化的分支版本，其使用三次函数代替[二分算法](https://www.zhihu.com/search?q=二分算法&search_source=Entity&hybrid_search_source=Entity&hybrid_search_extra={"sourceType"%3A"article"%2C"sourceId"%3A"544139753"})作为其拥塞窗口算法（因为实际上BIC的搜索曲线看起来就像一个三次函数，所以干脆就写一个三次函数来模拟曲线），并且[使用函数](https://www.zhihu.com/search?q=使用函数&search_source=Entity&hybrid_search_source=Entity&hybrid_search_extra={"sourceType"%3A"article"%2C"sourceId"%3A"544139753"})拐点作为拥塞窗口的设置值。Linux内核在2.6.19后使用该算法作为默认TCP拥塞算法。
+
+DSACK : 可以undo halving of cwnd. 
+
+FACK:   
+
+#### ECN/ELN
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+ Uses a single bit to explicitly notify the source of a congestion or a packet loss. – ECN is set by the routers – ELN is set by the intermediate TCP agent
+
+问题
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+1. not all routers or hosts can issue ECN or ELN
+2. ECN may increase the congestion  in the presence of higher network transmission in the next round.
+3. Security issues (MITM that falsely sets/unsets the ECN), which can flood a connection in a very short time.
+
+
+
+#### Round Trip Time 
+
+• TCP clock is based on RTT,  Longer RTT reduces the transmission rate.
+
+solutions 
+
+– TCP level: 
+
+• TCP starts with larger cwnd e.g. 4   用更大的拥塞窗口
+
+• Count the received bytes instead of acks.    count bytes 而不是ack 
+
+– Application level: 
+
+• XFTP: using many parallel TCP connections  多个并行TCP 
+
+• Transfer objects at higher rate during congestion avoidance 
+
+Network level: • TCP segmentation e.g. TCP for satellite networks STP 
+
+#### RTT fairness solution
+
+TCP level ：  faster cwnd growth for long RTT ， RTT大， 那就cwnd 增长更快。 
+
+Network level: – Packet dropping policy • Drop Tail 满了扔掉后面来的packet • RED, Flow RED  随机删除一个packet • Class-based queues (CBQ) • Stochastic Fairness Queuing (SFQ)
+
+
+
+#### Solutions for Non-congestion Losses
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+link level：  ARQ ， only 重传corrupted parts
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+TPC level： indirect TCP， TCP SACK， 
+
+End to end level：  explicit loss/congestion notification.
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+#### Bandwidth Asymmetry 
+
+Bandwidth Asymmetry damages TCP clocking mechanism. Mention one receiver-side solution.
+
+High bandwidth at the forward direction (cable, satellite) while low speed channel (dial up) that carries the ACKs    ack回来的太慢了，怎么办？ 
+
+– Congestion/dropping at the slow link causes larger RTTs, slower growth of cwnd Damage the TCP clocking mechanism Slow speed link (ack)  Damage the TCP clocking mechanism
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+ • Receiver side solution using compression  压缩
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+ • Reducing the number of ACKs   减少ack 数量
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+• Reducing the TCP burstiness   
+
+#### 拥塞
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+layed congestion response: 不立刻减半. 两次都失败才减半. 但是这对MAC switching层的ARQ有要求
+
+burst TCP with BACK/BNAK:  这是老师自己在phd时候写的.
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+multiple simultaneous loss, 就会不断减半, window size很快就到1. 优点:  快速解决拥塞. 
+
+TCP over High Bandwidth-Delay Product
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+TCP over WRN suffers from  Slow convergence 
+
+
+
+#### TCP over Lossy Channels
+
+无线的情况, 更难判断 congestion. 因为 Non-congestion losses caused by transmission errors: – packet corruption, – bad links, – channel fading, – hand offs
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+解决方法:  Hiding the non-congestion losses 
+
+– Local recovery of losses 本地恢复 , 用备用link， 不同的route 。 e.g. at the link level, such as using backup links, different routes
+
+要用多个transmiter和receiver, 这样增强接收能力. 
+
+光纤和 铜线, 可以2500 Mb 以上. 我们的线, 只能2500Mb/s以下.  因为我们学校的网只有1000Mb/s ，所以我们都卡在这个速度. 
+
+#### CSMA/CA
+
+Carrier Sense Multiple Access
+
+Use CSMA with Collision Avoidance
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+exposed terminal problem .  
+
+RTS/CTS 可以解决 exposed terminal.  *RTS*/*CTS*协议（Request To Send/Clear To Send）即请求发送/清除发送协议. 期中考考了.
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+CTS谁先拿到谁发.
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+同时发就会都损坏, 
+
+A知道C在发,  A就不会重传. 
+
+X 就是access point. 接受信号. 
+
+他们都会不断重传. 
+
+Flow‐in‐the‐middle problem
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+日本的wifi 路由器, 频率标准是不同的, 在外国都不能用. 
+
+1G , analog, voice only   2.4 kbps
+
+2G, 可以text短信, 大部分地区用GSM 标准, 北美因为太大了用 CDMA.  64Kbps
+
+3G,  2000kbps, 可以视频,
+
+4G , 100Mbps. 
+
+5G,  频率从GHz 继续提高, 
+
+Mesh的缺点, 如果出口的router 坏了, 那么RTT非常大, 吞吐量会剧减.
+
+
+
+#### wireless TCP
+
+Wireless ad hoc network，缩写为WANET，又称无线临时网络。源自拉丁文，原意是临时、专用、特设的。它被称为ad hoc，是因为这种网络系统是临时形成，由节点与节点间的动态链接所形成。它不需要依赖一个既存的网络架构，或是无线系统的无线网络基地台。相反的，每个节点都有能力转送网络封包给其他节点
+
+会用 indirect TCP, 每个access point可以通信, 不需要经过ad hoc host.
+
+不同科技对远的定义也不同, wifi 可以甚至到10km. 远的话就要经过adhoc , 近的话,接入点之间之间连, 不用经过host.  Host  就是互联网提供商的 adhoc machine. 
+
+#### Snooping TCP
+
+record seq num in hash table, 让link layer 重发.  像个警察, 有accident就去协调. 
+
+缺点:
+
+isolate 不如 I-TCP
+
+太多state , buffer, 计算量大. 
+
+还有 M-TCP ， FreezeTCP
+
+## Optical Networks
+
+bursty traffic
+
+#### Optical Packet Switching
+
+No.1 problem: lack of optical buffer (RAM)
+
+### OBS 网络
+
+burst signaling for TDM networks.
+
+delay reservation.
+
+#### burst compete solution 
+
+1. deflection偏离 in space, time.
+2. preemption先占 of an existing  reservation
+3. segmentation of a burst 切分成小块
+
+## hw3
+
+ubuntu,  **QDISCS **默认是fq_codel  
+
+https://manpages.ubuntu.com/manpages/focal/en/man8/tc.8.html#qdiscs
+
+qdisc  是“排队规则”的缩写，它是理解流量控制的基础。每当内核需要将数据包发送到接口时，它就会被排队到为该接口配置的 qdisc 中。之后，内核会立即尝试从 qdisc获取尽可能多的数据包，以便将它们提供给网络适配器驱动程序。 一个简单的 QDISC 是“pfifo”队列，它根本不进行任何处理，是一个纯粹的先进先出队列。但是，当网络接口暂时无法处理流量时，它会存储流量
+
+我们修改了qdisc, 但是bit rate 还有别的因素, tso offload should be also disabled
+
+考试三道题目  , 很多就一两行写完. 
+
+tcp
+
+wireless network.   cts, rts,  
+
+从作业中抽取一个题目
+
+TCP (10 points)
+   5 sub-questions (2 points each)
+Wireless (10 points)
+   5 sub-questions (2 points each)
+Assignment 1 or 2 or 3 (10 points)  
+
+ 5 sub-questions (2 points each)
+
+Explicit loss/congestion notification is proposed to solve false-congestion detection at TCP, mention one problem of such scheme.
+
+这个是ECN,
+
+1. 兼容性有问题,not all rounter 都支持
+
+2. security issue. maybe falsely set ECN 
+
+Consider transferring a file of L bytes. Assume the MSS is 1460 bytes, the RTT is 0.1 second, and a total of 66 bytes of transport, network and data-link headers are added to each segment before the packet is sent out over a 10 Mbps link. How large the TCP congestion window?
+
+1. Calculate the effective bandwidth-delay product (BDP): BDP = Link Bandwidth (in bits per second) x Round-Trip Time (RTT) (in seconds)
+2. Calculate the maximum segment size (MSS) considering the headers: 
+3. Calculate the number of segments that can be in flight at a given time: Segments in Flight = BDP / MSS
+
+
+
+Bandwidth Asymmetry damages TCP clocking mechanism. Mention one receiver-side solution.
+
+Q links,  计算时间 ,circuit不用除 Q,  packet 要除Q
+
+
+
+## solution over OBS
+
+### Link layer solutions
+
+link layer 
+
+Statistical AIMD 收集之前的信息, 
+
+burst ack/nack.   
+
+一个burst有太多packets
+
+false timeout是说,  lose cwnd, 但是并不是因为congestion. 
+
+
+
+
+