计算机网络进阶可视化实验室

SDN 将网络设备的控制平面（决策）与数据平面（转发）分离。控制器集中管理全网视图，通过 OpenFlow 南向协议向交换机下发流表。

• 南向接口：OpenFlow，流表 = 匹配字段 + 动作
• 北向接口：REST API，应用编程网络行为
• 流表下发：控制器 → 交换机，定义转发规则

当主机 A 向主机 F 发送数据时，数据包按照流表规则在交换机间转发，无需逐跳路由决策。

• Proactive 模式：预先下发流表，低延迟
• Reactive 模式：首包触发 Packet-In 请求
• 优势：集中管控、快速迭代、流量工程

BGP (Border Gateway Protocol) 是互联网骨干路由协议，负责自治系统 (AS) 间的路由信息交换。

• eBGP：跨 AS 边界的 BGP 会话
• iBGP：AS 内部的 BGP 会话
• 路径矢量：携带 AS-Path 属性防环

BGP 最优路径选择基于多属性优先级：

• Local Pref → AS-Path 长度 → MED → EBGP > IBGP
• 路由聚合：将多条明细路由汇总为 /22 超网前缀
• 减少路由表规模，隔离翻动传播

QoS 通过DSCP 标记对流量分类，再由调度算法分配带宽资源。

• EF (46)：低延迟、低抖动，语音/视频
• AF (10-38)：保证带宽，有丢弃优先级
• BE (0)：尽力而为，普通数据

三种经典调度算法：

• PQ：严格优先级，高优先先发，可能饿死低优先
• WFQ：按权重分配带宽，公平但保优先
• CBQ：基于类，可为每类保证/限制带宽

CDN 通过在全球部署边缘节点，将内容缓存到离用户最近的节点，降低延迟和源站压力。

• DNS 调度：根据用户位置解析到最近边缘
• 缓存命中：直接从边缘返回，无需回源
• 回源：缓存未命中时向源站请求

CDN 的关键指标和机制：

• 命中率：命中请求 / 总请求，通常 > 90%
• TTL：缓存生存时间，过期后回源刷新
• 预热：主动推送内容到边缘节点

IPv6 地址为 128 位，分为全局前缀、子网 ID 和接口 ID。

• SLAAC：主机通过 RS/RA 自动配置，无需 DHCP
• DHCPv6：有状态配置，服务器分配地址
• EUI-64：由 MAC 地址生成接口 ID

IPv6 过渡技术：

• 双栈：同时运行 IPv4/IPv6，优先 IPv6
• 隧道：6to4 / 6rd / GRE 隧道
• NAT64：IPv6-only 访问 IPv4 资源
• DAD：重复地址检测保障唯一性

负载均衡将流量分发到多台后端服务器，提升可用性和吞吐量。

• L4：基于 IP + 端口，速度快，不解析内容
• L7：基于 HTTP URL/Header/Cookie，智能路由
• 一致性哈希：节点增减时最小化数据迁移

健康检查与调度策略：

• 主动检查：定期探测后端健康状态
• 被动检查：根据请求失败率自动摘除
• 加权轮询：按服务器能力分配权重
• 最少连接：优先分配给连接数少的节点

现代网络安全采用纵深防御策略，多层过滤恶意流量。

• DDoS 防护：流量清洗中心，BGP Anycast 分散攻击
• WAF：匹配 SQL 注入 / XSS / CC 等攻击特征
• 零信任：永不信任，始终验证 (NIST 800-207)

零信任核心原则：

• 身份为中心：基于用户/设备身份授权
• 最小权限：仅授予完成任务所需权限
• 微隔离：网络分段，限制横向移动
• 持续验证：动态评估信任级别

WiFi 使用 CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）协议共享无线信道。

• DIFS：分布式帧间间隔，等待信道空闲
• Backoff：随机退避，减少冲突概率
• SIFS：短帧间间隔，用于 ACK 响应
• RTS/CTS：解决隐藏终端问题

信道、漫游与 MIMO：

• 信道重叠：2.4GHz 仅 CH1/6/11 互不干扰
• 漫游：802.11r/k/v 快速切换 AP
• MIMO：多天线空间复用，提升吞吐
• OFDMA：WiFi 6 子载波分配，降低延迟