计算机网络拓扑结构模式

韩啸 韩昊

作者简介：韩啸（1990.02-），男，汉族，山东博兴人。本科，齐齐哈尔工程学院信息系，研究方向：计算机科学与技术。

韩昊（1994.08-），男，汉族，黑龙江塔河人。本科，黑龙江科技大学，研究方向：采矿。

摘要：研究空间系和图表以及不变量的属性的数学领域就是拓扑学。如果地址有拓扑属性，就可能创建地址，这些地址是位置相关的地址而不是路由相关地址。

关键词：拓扑；逻辑地址；空间地址

一、引言

我们发下早期的网络开发通常从操作系统中寻求指导，并由此产生了寻址（甚至许多os设计，包括NUIX无法理解IPC的重要性）。Shoch从操作系统中发现，网络也需要分离逻辑名称和物理地址，这种分离在操作系统中非常有用，Saltzer扩充了这种类推，他的观点包含虚拟地址和物理地址之间的区别，从而产生了位置独立的应用程序名称、位置相关的节点地址和附着点地址和路由，并声称这些都是网络结构必不可少的组件。我们还知道Saltzer遗漏了路由选择是两步骤进程这一点，这两步是（从节点地址序列中）选择下一跳，然后选择到下一跳的具体路径。我们知道，确定路径（例如节点地址到最近邻居的PoA地址的映射）所需要的信息是映射，并且这个映射与应用程序名到节点地址或者上层目录的映射相同。这证实了我们的发现，网络体系结构由单个递归层组成。它进一步暗示（N-1）-层的地址是（N）-层的附着点，使用（N）-层的某些应用程序可能是（N+1）-层的成员，因为（N）-层是附着点。节点和附着点之间的关系式相对的。

二、让地址拓扑化

1.在操作系统中位置相关是一个非常简单的概念

应用程序名和逻辑地址空间之间-的关系也很好理解。内存地址空间有很规则的结构。按照这样的类推，假设节点地址和PoA地址对应于逻辑地址空间和物理地址空间。但我们如何能让地址变的相关呢？在其他类推中，相关位置很好理解，例如街道寻地址。街道寻地址非常的相似：给定一个地址，很容易获得达到的目的地的许多路由，但网络很少有像城市街道那样的规则结构。凭直觉我们知道这是什么意思，但将其转换为我们能够实现的东西就是另一回事。提到位置相关通常的反应时建议用经纬网这类的。但其实他忽略啦一点：我们要在网络中而不是在地球表面上差找地址。

很明显上述方式并不合适网络，网络中的链路按某个频率不停变换，将寻地址与这么不稳定的东西结合在一起是无效的。另外，图与“如何”而不是与“在哪里”绑定的太紧。我们需要一种抽象的图表，这种抽象的图表中的变更保持相对不变。

研究空间关系和图表以及不变量属性的数学领域就是拓扑学。如果地址有拓扑性，就可以创建地址，这些地址是位置相关的地址而不是路由相关的地址。

2.寻址的拓扑

寻址的拓扑任何使用过汉语字典的人都可以验证，命名不会变。语言的校勘序列这种属性可用来确定单词在地址空间拓扑中的什么位置。当路由器选择算法的本质让我们综合考虑路由选择和成本最优化。因为我们要考虑多种情况，所以我们要单独确定连接性和成本最优化路由选择。其实最好的类比是辞典，辞典保持两个名称空间之间的映射，每个都有不同的拓扑。一张放在语言核对序列（例如字母表）中，另一张表放在某种语义拓扑中，这种拓扑尝试将含义相似的单词放在一起，表示某种“接近”概念。第一张表有指示针指向第二张表

应用程序命名和IPC寻址之间的主要不同就是拓扑的本质不同，IPC寻址拓扑用来定位DIF内IPC进程相对于其他的进程位置，因此是位置相关的。这就是它们通常建立在空间拓扑上的原因，应用程序命名拓扑用来定位语义空间（或者一组语义属性）内的应用程序。例如，我们以某种方法结构建文件目录，帮助定位文件，而不是物理设备，因此它可能是位置独特的。可能创建位置的相关的应用程序命名，就像可能创建路由相关的网络地址一样再有些情况下，甚至必须这样。因此，应用程序包含来自拓扑空间的地址，虽然在有些情况下，它不是可度量化的空间，然而IPC的地址空间很可能能够度量，如果不能，至少它还有方向。因为地址空间的文职不同，所以从应用程序地址空间到分布式IPC，它们的地址空间映射不可能同胚。路由器要确定两件事：具有不同地址的给定PDU，它们的地址彼此“接近”，这样它可以再同方向发送PDU，约定地址，发送它的“方向”。我们希望层之间的映射在打多数情况下是同胚的。

3.层的层次结构

网络结构被组织为层的分层堆栈。在传统的网络体系结构中，它们是专用不同函数的层。因此，层的这种堆栈图无法说明我们所关心的显著属性。常见的“塔”图表示有一组层，一层堆在另一层上面，所有层在网络的所有系统中都有相同的作用域。层的“沙漏”图用来表示顶部协议的多样性；中间较窄，包含的协议比较少，通常只有一个到两个；底部比较宽，反应了媒介的多样性。这些与层关联的分类，但没有说明运行网络中的层。层有不同的函数，这些与我们的这种思路紧密相关。既然我们认为层都有相同的函数，那么我们感兴趣的是层的作用域、它们分析和解决问题的能力，层有两个主要属性：抽象化和缩放。层对机制的用户隐藏啦内部机制的运行、隔离和通信量。但最重要的是，它们是创建这种抽象化的有效工具。

層次结构中下层的作用域较小。通常，作用域随着层的上升而增加。这就像树形图，它包含更多的叶子而不是分枝。这提供啦一种机制，通过这种机制我们能够“分治”层处理的问题。在下层，通过少数对象使用好的粒度处理；而在上层，通过更多的元素使用较小的粒度处理，这样实现着些函数的工作量在层之间保持相对不变。

这些层允许提高路由选择和资源分配的效率。如果在相同中间点之间有多个流程，就可以将这些流程组合为单个低层流程，在低层封装，其中“相同位置”可能是主机或者某个中间路由器。后者更有可能。与上层相比，下层的作用域和地址空间相对较小。下层较小的作用域说明PCI系统开销随着层的降低而减少，同时也减少啦路由选择的复杂性。（例如，对较少流程的较少路由决定需要较少的路由计算和路由通信量）分层是适用于抽象化和缩放的主要工具。

4.层的多个层次结构的寻址拓扑

虽然将一层的拓扑与下面的地址拓扑结合在一起会有所帮助，但这个不必要的条件。在这些子网边缘的边界路由器可能连接到其他子网或者一个或者更多支持提供商。公司数据由边界路由器封装，并通过其中某一个提供商发送。只有公司边界路由知道公司的寻址结构。它实际上是VPN。主机不能访问提供商的地址空间，提供商是个人所有者，完全控制这地址空间。

三、总结

虽然递归体系结构没有发生变化，但它在很大程度上已经改变啦一些东西。随着对递归结构的不断研究，我们发现，具有中央寻址计划和标准资源管理策略的电话网络和公有Intertet，它们越来越不重要。我们知道资源管理是关键，但将来不应该再造成过去那种“一种大小使用全部”的局面。（作者单位：1.齐齐哈尔工程学院；2.黑龙江科技大学）