CDN 原理，TCP/IP协议族

矫情吗；* 2022-11-03 10:42 213阅读 0赞

### CDN 原理，TCP/IP协议族 ###

*  CDN 原理
 *   *  分发服务系统
     *  负载均衡系统
     *  管理系统
 *  TCP / IP协议族
 *   *  应用层协议—文件传输服务(FTP)
     *  应用层协议—远程登录协议(Telnet)
     *  应用层协议—电子邮件协议（SMTP)
     *  传输层协议—TCP
     *  传输层协议—UDP
     *  网际层协议—IP
     *  网际层协议—ICMP
     *  网际层协议—ARP和RARP
     *  网络接口层协议—以太网(Ethernet IEEE 802.3)
     *  网络接口层协议—令牌环网(Ethernet IEEE 802.5)
     *  网络接口层协议—光纤分布式数据接口(FDDI)
     *  网络接口层协议—点对点协议(PPP)
     *  其他—ADSL(非对称用户数据线)
     *  其他—IPv4和IPv6

# CDN 原理 #

CND 一般包含分发服务系统、负载均衡系统和管理系统。

## 分发服务系统 ##

其基本的工作单元就是各个 Cache 服务器。负责直接响应用户请求，将内容快速分发到用户；同时还负责内容更新，保证和源站内容的同步。

根据内容类型和服务种类的不同，分发服务系统分为多个子服务系统，如：网页加速服务、流媒体加速服务、应用加速服务等。

每个子服务系统都是一个分布式的服务集群，由功能类似、地域接近的分布部署的 Cache 集群组成。

在承担内容同步、更新和响应用户请求之外，分发服务系统还需要向上层的管理调度系统反馈各个Cache 设备的健康状况、响应情况、内容缓存状况等，以便管理调度系统能够根据设定的策略决定由哪个 Cache 设备来响应用户的请求。

## 负载均衡系统 ##

负载均衡系统是整个 CDN 系统的中枢。负责对所有的用户请求进行调度，确定提供给用户的最终访问地址。

使用分级实现。最基本的两极调度体系包括`全局负载均衡（GSLB）`和`本地负载均衡（SLB）`。

GSLB 根据用户地址和用户请求的内容，主要根据就近性原则，确定向用户服务的节点。一般通过 DNS解析或者应用层重定向（Http 3XX 重定向）的方式实现。

SLB 主要负责节点内部的负载均衡。当用户请求从 GSLB 调度到 SLB 时，SLB 会根据节点内各个Cache 设备的工作状况和内容分布情况等对用户请求重定向。SLB 的实现有四层调度（LVS）、七层调度（Nginx）和链路负载调度等。

## 管理系统 ##

分为运营管理和网络管理子系统。

网络管理系统实现对 CDN 系统的设备管理、拓扑管理、链路监控和故障管理，为管理员提供对全网资源的可视化的集中管理，通常用 web 方式实现。

运营管理是对 CDN 系统的业务管理，负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的一些收集、整理、交付工作。

包括用户管理、产品管理、计费管理、统计分析等。

# TCP / IP协议族 #

TCP / IP 只提供无连接、不可靠的服务，传输之前需要进行三次握手。

IP的主要功能包括将上层数据 (如TCP、UDP数据) 或者 同层的其它数据 (如ICMP数据) 封装到 IP 数据报中，将IP数据报传送到最终目的地；

为了使数据能够在链路层上进行传输，对数据进行分段，确定数据报到达其它网络中的目的地的路径。

## 应用层协议—文件传输服务(FTP) ##

用来在计算机之间传输文件。

实际 Internet 的 FTP服务是一种匿名(anonymous)FTP服务，设置一个特殊的用户名-anonymous，供公众使用。

匿名登录到FTP服务器后，其工作方式与常规FTP相同。通常处于安全目的，大多数匿名FTP服务器只允许下载，不允许上传文件。

FTP在客户端到服务器建立2条TCP连接，一条是控制连接，主要用于传输命令和参数(端口21)；另一条是数据连接，主要用于传输文件(端口号20)。

## 应用层协议—远程登录协议(Telnet) ##

远程登录服务实在 Telnet协议的支持下，将用户计算机和远程主机连接起来，在远程计算机上运行程序，用户输入的信息通过Telnet协议发送给远程主机，主机在TCP端口监听用户请求，并处理后，将结果通过Telnet协议返回给客户。客户再经过适当的转换显示在计算机屏幕上。

因为使用Telnet命令进行远程登录，所有称为Telnet远程登录。

由客户端软件、服务器软件以及Telnet通用协议三部分组成。

## 应用层协议—电子邮件协议（SMTP) ##

电子邮件(E-mail)利用计算机进行信息交换的电子媒体信件。

基于客户端/服务器模式，有E-mail客户端软件、E-mail服务器、通信协议三部分组成。

发送邮件，首先到达自己注册的邮件服务器主机，再在网络传输中经过多个计算机和路由中转到达目的地的邮件服务器主机，进入收件人的电子邮箱，最后邮件的接收者上网并启动电子邮件管理程序，会自动下载到自己计算机，完成接受邮件。

*  SMTP：简单邮件传输协议
 *  MIME：Internet邮件扩充协议
 *  PEM：增强私密邮件保护协议
 *  POP：来保管用户未能及时取走的邮件，简单的纯文本协议，每次传输以正规E-mail为单位，不提供部分传输。

## 传输层协议—TCP ##

在 IP提供的不可靠数据服务的基础上为应用程序提供一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。

TCP在源主机和目的之间建立和关闭连接操作是，均需要通过三次握手来确认建立和关闭是否成功。TCP虽然提供了一个可靠的数据传输服务，但是以牺牲通信量来实现的。

TCP采用了重发技术： 发送数据时，启动定时器，在规定时间内没有收到确认信息，就重新发送数据包。

## 传输层协议—UDP ##

用户数据报协议是一种不可靠、无连接的协议，与同层面向连接的TCP相比，UDP是一种无连接的协议(无错误检测功能)。TCP有助于提供可靠的连接，UDP有助于提高传输的高速率性。

不负责重新发送丢失的包，不对接收的数据进行排序，不消除重复的IP数据报，不负责建立和终止连接。(都是UDP应用程序负责的)

TCP：交互式会话应用程序(FTP等)。

UDP：自己进行错误检测、不需要检测错误(DNS、SNMP)。

## 网际层协议—IP ##

IP只提供无连接、不可靠的服务，把差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他层的协议。

IP的主要功能：

*  将上层数据(TCP、UDP数据)或同层其他数据(ICMP数据)封装到IP数据报中；
 *  将IP数据报传送到最终目的地；
 *  为了使数据能够在链路层上进行传输，对数据进行分段；
 *  确定数据报到达其它网络中的目的地的路径。

## 网际层协议—ICMP ##

Internet控制信息协议，用于发送查错报文的协议。ICMP让IP更加稳固。也是利用IP来传送报文的。ping工具就是利用ICMP报文进行目标是否可达测试。

5种差错报文：(源抑制、超时、目的不可达、重定向和要求分段)

4种信息报文：回应请求、回应应答、地址屏蔽码请求和地址屏蔽码应答。

## 网际层协议—ARP和RARP ##

地址解析协议(ARP)和反地址解析协议(RARP)

ARP的作用是将IP地址转为物理地址，RARP的作用是将物理地址转为IP地址。每台设备都有唯一的物理地址(通过网卡给出)，为了屏蔽底层协议及物理地址上的差异，IP协议又使用了IP地址。

因此，在传输过程中，必须对IP地址和物理地址进行相互转换。

## 网络接口层协议—以太网(Ethernet IEEE 802.3) ##

Ethernet IEEE 802.3：标准局域网，速度10Mps，传输介质为铜缆。

Ethernet IEEE 802.3u：快速以太网，速度100Mps，传输介质为双绞线。

Ethernet IEEE 802.3z：千兆以太网，速度1000Mps，传输介质为光纤或双绞线。

## 网络接口层协议—令牌环网(Ethernet IEEE 802.5) ##

*  只有拥有令牌才可以发送数据。
 *  发送数据时，需要捕获一个令牌。
 *  令牌不为空，需要等待。

## 网络接口层协议—光纤分布式数据接口(FDDI) ##

以光纤为传输介质。

采用双环体系结构，两环上的信息反方向流动。双环中一环称为主环，另一个环称为次环。正常情况下，主环传输数据，次环处于空闲状态。

双环设计的目的是提供高可靠性和稳定性。FDDI定义的传输介质有单模光纤和多模光纤两种。

## 网络接口层协议—点对点协议(PPP) ##

主要用于”拨号上网“这种广域连接模式。优点简单、具备用户验证功能、可以解决IP分配等。为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种通用解决方案。

利用以太网(Ethernet)资源在以太网上运行PPP来进行用户认证接入的方式成为PPPoE。是目前ADSL接入方式中最广泛的技术标准。

ATM网络撒花姑娘运行PPP来管理用户再认证的方式成为PPPoA。

PPPoA和PPPoE运行原理相同，不同的是运行环境的不同。

## 其他—ADSL(非对称用户数据线) ##

ADSL Modem上网拨号方式有3中，即专线方式(静态IP)、PPPoA和PPPoE。

ADSL独享带宽，安全可靠。费用低廉,使用过去的电话线路，可以分离电话机和ADSL Modem(上网)。

## 其他—IPv4和IPv6 ##

IPv4：32位二进制，能表示IP地址个数：2 ^32=42亿。

IPv6：128位二级制，能表示IP地址个数：2 ^128=3.4 \* 10 ^38。

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