中国海洋大学OUC-计算机系统工程导论-曲海鹏-第五次论文讨论-End to End

End-to-End

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论文“End-to-End Arguments in System Design”。该论文发表在 ACM TOCS 上。作者 Saltzer是 MIT 计算机系统工程课程的创始人之一,是另两位作者的博士导师。作者 Reed 是两个主要的数据传输协议之一的 UDP 协议的发明人,作者 David Clark 曾任 IAB(因特网架构委员会,ISOC 的技术顾问组织,管理 IETF、IATF 和 RFC 制定等)首届主席以及因特网首席协议架构师。

论文针对系统的功能应当在何处实现这一设计决策问题提出了讨论。前两章给出了部分该问题的实例,后面的章节则进行了更为细化的讨论。

阅读论文时,请思考以下几个问题:

1.是否用加密来保证安全通信应该在端到端过程实现,而非在系统通信底层实现?

2.通信系统确保数据包的顺序和不重复,对所有应用都是好的设计吗?

3.对于迄今本课程已经涉及到的内容,End-to-End论点适用于哪些问题?

 

问题

1.端到端论点是什么 (它阐述了什么)?

2.这一论点如何在实际中运用? 至少举出一个例子。

3.你同意这一论点吗?为什么?

 

要求

按默认要求。

拓展阅读:

“Rethinking the Design of the Internet: The End-to-End Arguments vs. the Brave New World”:提出端到端论点的David Clark于2001年在“ACM Transactions on Internet Technology”第1卷第1期上对论点的补充。

问题1:

网络设计底层负责的应该是效率,追求提高传输的速度,实现时应当是简洁的,将可靠性的任务交给高层的应用程序。

在系统底层实现某些功能是多余的,因为相较于系统提升的代价来看,事实上价值并不高。因此,相对于底层的代价和价值,应用程序的具体功能,应该由高层的应用程序自己实现,而不是依靠强大的基层。除此之外,应用程序自己实现,还能保证数据的可靠传输。为了实现如文件传输这样的操作,应用程序必须自身提供特定于文件传输的、端到端的可靠性保证,例如,使用校验和来检测失败,并制定重试/提交计划。阅读时,想到类似UNIX、MIPS等计算机其他领域的底层设计同样追求的是灵活性、间接性,将拓展的任务交给上层。

问题2:

端到端实际应用样例由很多,如传输确认,数据安全,复制信息限制,确保 FIFO 信息传递,交换管理等。如今,最为突出的是网络协议中TCP协议实现的可靠性。

TCP将数据分解为适当大小的报文段,发送至网络层,并启动定时器等待确认。若未及时收到确认,TCP将重发报文段,确保数据的可靠传输。同时, TCP在接收端进行确认发送,确保对方知晓数据已成功接收。

在保障数据安全传输上,TCP通过检验和机制检测数据传输中的任何变化,丢弃检验和错误的报文段,确保数据的完整性。另外,对于重复的报文段,TCP接收端会丢弃重复数据,保证数据的一致性。

TCP还保证了数据的传输顺序,通过序号技术对收到的数据进行重新排序,按正确顺序交付给应用层。此外,TCP提供了流量控制和拥塞控制等功能,通过滑动窗口原理,控制发送端发送数据的速率,防止缓冲区溢出,保证网络的稳定和高效。

问题3:

我赞成作者的观点,但同时不能盲目的执行该观点。

首先,端与端的设计原则的提出,在解决当时系统设计中网络传输问题中,起到了关键的作用。同样,端与端的观点如上述所说,应用的场景众多,在实际工程中已经有着明显的积极影响。这种追求简洁和灵活性的思路,也帮助我们了解和学习计算机系统设计。

但同时,这篇文章因发布时间过早,即使思路新颖且真实,但可能无法完全适用于当今时代。我们在沿用思路时,也可以多思考当众多的应用程序有着一个新的一致性时,是不是将一些功能加入到底层中,如果加入,那这些底层将又作用于哪些高层等问题。当某个功能应用层难以实现,是不是可以想到底层呢?

未来网络发展既不应完全拘泥于“端到端”架构,也无法完全摆脱其核心思想。“端到端”的灵活性与开放性对网络未来发展仍有重大的指导意义。

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