[Lecture Notes] CMU 14-740 Fundamentals of Telecommunication Networks

Lec 1. Intro

Network Protocols: Define the format (of a message), order of messages sent and received among network entities, and actions taken on message transmission or receipt.

所有Internet的通信活动都由protocol管。

Reliable: 发送到的和接收到的数据一致，顺序一致。要reliable就会有overhead，需要trade-off.

circuit switching
- 每一个connection都有一个channel, connection-oriented
- 在没有connection/call/user使用的时候会导致资源浪费
- 每一个信号都有time和frequency，同一时刻有不同频率的信号频段都可以传输。如何切分？
  - FDM (Frequency Division Multiplexing) 频分复用
  - TDM (Time Division Multiplexing) 时分复用
packet switching
- Connectionless, 没有channel，用多个paths
- 数据切分成小块，称为packets
- 所有用户都可以使用完整的带宽，没有FDM、TDM等，statistical sharing
- Store and forward model: 一条link上有好多个节点，节点必须接收到完整packet才会继续发送给下一个节点
- 缺点是会有congestion，数据包太多会导致竞争

Lec 2. Architecture

packet switching: 每一个packet都能占用全部的bandwidth，需要queue

如果queue满了，新的packet会被drop（aka lost, 丢包）

4 Sources of packet delay

processing delay (nodal processing)
- Router接收到packet时需要：①检查bit errors ②决定转发给谁
- 与router的处理速度有关
queueing delay
- router一次只能发一个packet，需要排队等待
- 与router的congestion level （拥堵情况）、buffer size都有关
- 范围可以从0到无穷（无穷代表丢包）
- Traffic intensity $\rho = L \times \lambda / R$ $ρ = L \times λ / R$ (=输入除以输出)
  - L = Packet Length (bits/pkt)
  - R = Link Speed / Data Rate (bps)
  - $\lambda$ = Average Packet Arrival Rate (pkt/s)
transmission delay
- $T_t$ = $L/R$ = Packet Length / Link Bandwidth
propagation delay
- 第一个bit发送需要的延迟时间。取决于光速（或物理介质速度）
- $T_p = d / s$ = Length of physical link / Propagation speed in physical medium

Traceroute：发送给第i个node来回的时间

Layered Network Architecture

Layer的优点
- 每个layer里面的protocol可以分开设计，互不干扰，简化设计、实现和测试流程
Layer的缺点
- duplication：每个layer都做了一些reliability的设计，导致重复
- 每层layer之间隐藏了信息，可能影响性能（完成某些操作可能需要底层layer的信息）
ISO OSI reference model / TCP/IP
- 1970s的时候不同的网络架构互不兼容，无法互相通信，所以ISO搞出了OSI来实现 interoperability
- ISO: International Standard Organization
- OSI: Open Systems Interconnection
- 然后 TCP/IP 把OSI protocol给取代了
- OSI有7层layer，TCP/IP有5层layer。顶上两个是end-to-end，底下的是hop-by-hop.

Lec 3. Design Principles

Virtual connections

每层layer都有自己的header。

Encapsulation: Sending host, 从更高层layer获取信息，在payload前加一个自己的header

Decapsulation: Receiving host, 从更底层layer获取信息，从自己的header提取信息然后去掉

TCP/IP

“Hourglass” design, IP 是最中间的glue，IP的上层和下层都有很多东西
缺点：IP至关重要，并且改IP很困难，像IPv4到IPv6的迁移非常复杂。
No Strict layering: 应用程序也可以绕过layer直接用底层。
协议需要 standardized.
- Internet Engineering Task Force (IETF). 每个IETF标准都公开发布了Request for Comments (RFC).
- 但不是所有RFC都成为了标准。RFC包含实验性的协议

Goals of TCP/IP design

Clark88论文

Fundamental goal: 把现有的网络给interconnect起来。使用 store-and-forward packet-switching 方法，用 gateways 连接起来.
Second level goals:
- continue despite failures 失败了也要继续（失败了要重建连接）
  - 需要保存state(状态信息)，这样连接中断了才能重新建立连接
  - state是存在intermediate nodes还是存在end-hosts? 存在end-hosts里。stateless nodes.
- 支持多种服务
  - TCP: Connection-oriented; UDP: connectionless
  - 最初TCP的目标是connection-oriented and reliable。Reliability是主要的延迟来源。所以TCP和IP分离了，搞了个UDP。
- 支持多种网络技术（有线网、无线电等）
- distributed management 自己需要能管理自己的网络
  - networks can be administered separately
- cost-effective 效率
- account for resources used
  - 早期设计的时候没有人在意（现在很多人在意网速）。
- 上述后两个目标并没有获得太多attention甚至完全没有被考虑过

Lec 4. Internet ISP’s Architecture

The Internet is a Network of Networks.

ISP: Internet Service Provider

A backbone network ISP: 能够让所有customers连接到全球网络

最早的时候只有一个backbone ISP叫做 NSFNET
但是这样做不好，比如有两个中国电脑通信，仍然需要经过位于美国的全球唯一backbone
所以出现了多个 commercial backbone ISP 互相interconnect来实现全球互联网连接

Transit & Peering

Transit interface: 一个backbone ISP将网络传输服务售卖给客户（“客户”指更小的ISP或别的大企业）

Peering interface: ISP之间互相直接访问

peering通常是免费的，互惠互利，数据直接传输，不经过transit provider
peering的关系通常是商业机密

Different types of ISP

Tier-1：

Tier-1的定义已经被滥用，每个ISP都自称自己是Tier-1。通常Tier-1指的是：
- ① 和一大堆customer有 transit link
- ② 和一大堆别的Tier-1 backbone ISP有 peering (business) interconnections. (通常有 full-mesh architecture)
Tier-1网速快，延迟低，全球都有，与很多Tier-2 ISP相连（Tier-2 ISP是Tier-1 ISP的transit customers)
Tier-1不需要从别的ISP购买transit就可以访问到全球互联网
Tier-1 ISP通常有一种 restrictive peering policy
- 不要轻易跟别的非Tier-1 ISP去peer，因为它们是潜在的客户，要向它们收钱

Tier-2:

通常来说，不是 Tier-1 的ISP就叫做 Tier-2.
Tier-2需要从Tier-1 ISP购买transit access
Tier-2向更下层的客户提供付费transit服务
Tier-2和Tier-2之间也会peer。通常有一种 open-peering policy
- Tier-2要和尽可能多的ISP去peer
- 需要权衡一下成本：Peer会产生 management cost 和 maintenance cost

这几年有个新东西进入了ISP体系结构：Content Providers (Large Enterprise Companies)

Content Providers

Do not sell transit.
可分为以下两类
- Category A: Focus on content creation
  - 不peering，不运作网络
- Category B: Sophisticated, large-scale players
  - open peering policy

Lec 5. Application Layer & HTTP

Application Layer $\neq$ User Application

Application Layer provides Services (e.g. SMTP, HTTP, FTP, SSH)

许多Application Layer Services需要先创建一个Transport Layer (TL) connection (channel).

HTTP

HTTP-message 由 request 或 response 组成

Request或Response由 start line, header, empty line 和 message body 组成

Start line: Request-line 或 Status-line
- Request-line = Method sp Request-URI sp HTTP-Version CRLF
  e.g. GET /images/logos.html HTTP/1.1
  Method包含 GET, POST, HEAD, PUT, DELETE
  Method中的GET:
  - conditional GET: If-Modified-Since, If-Match
  - partial GET: 只获取一个object的指定byte范围。header中包含RANGE field。
  Method中的 HEAD: 获取metadata（与GET相同，但不包含message body）
  Method中的 OPTIONS: 获取服务器或资源的能力，不获取资源本身
- Status-line = HTTP-version sp Status-Code sp Reason-Phrase CRLF
  e.g. HTTP/1.1 200 OK\r\n Connection: close...
  Status code 是三位数字：
  - 1xx: informational: 请求已收到，正在处理
  - 2xx: success 成功
  - 3xx: redirection 重定向/完成请求需要更多操作
  - 4xx: client error 因为client的错误导致请求格式错误或无法满足请求
  - 5xx: server error 请求完全正确，但服务器原因导致无法满足请求 (e.g. 505 HTTP Version Not Supported)
0个或多个headers (General, Request, or Entity headers)
- e.g. User-agent: mozilla/5.0... \r\n Connection: close
- Header包含HTTP request/response的 metadata
  - 日期，时间，Application或服务器信息，缓存控制，46个有定义的header
- HTTP Request 需要 HOST 这一项（Response不需要）
空行 (CRLF)
空行是为了把header和body区分开
message body (optional)

Persistent & Non-persistent Connections

HTTP用TCP作为Transport Layer Protocol

(TCP在Transport层，HTTP在Application层)

建立一个HTTP连接需要先建立TCP连接

Round Trip Time (RTT): 发送一条消息并得到回复的所需时间

Non-persistent HTTP
需要1个RTT建立TCP连接，1个RTT建立HTTP连接，然后传数据，最后1个RTT关闭连接
Total Transmission Time = 2RTT + file transmit time
Total Time (包括关闭连接) = 3RTT + file transmit time
Persistent HTTP
- ① Reuse existing TCP connection
  传数据之后不要关闭TCP connection，省去下一次建立TCP连接的时间
- ② Pipelining at the Application Layer level
  不等到上一个(HTTP)请求收到回复，就发送下一个request。服务器按照顺序发送数据包。这样所有object最少只需要占用1个RTT
  HTTP/1.1默认使用这样的 Persistent HTTP + Pipelining
- Server Push in HTTP 2.0
  服务器提前把client会用到的objects主动发过来，不需要client去请求

Caching

Web Proxy Caching
建立一个中转代理 Local Cache (aka Local Web Proxy)
File Validation in HTTP Caching
HTTP会想办法确保cache是否valid（cache的文件有没有过期）
有两种 Cache Expiration Model
- Origin Server-specified expiration
  服务器使用 Expires 或 max-age header 直接告诉文件多久后过期
- Heuristic expiration
  服务器不给定过期时间，client请求资源时用 If-modified-since header，问服务器“我手里的资源是否fresh有没有过期？”
  如果资源过期则发送，资源没过期则用 304 Not Modified 避免重新传输。

Lec 6. DNS

DNS services (DNS作用)

Domain 与 IP address 的转换
Host aliasing (alias 和 canonical domain names 的转换)
Mail Server aliasing (MX - Mail Exchange)
Load distribution across Name Servers (一个域名轮换指向多个服务器)

DNS Protocol

Query and Reply (和HTTP类似)

query和reply用同样的消息格式：Resource Record (RR)
每个**Resource Record (RR)**由五部分组成：(Name, Value, Type, Class, TTL)
Name: 由RR中的Type决定
Value: e.g. 对于A解析，value是IP地址；对于CNAME解析，value是另一个域名
Type: e.g. A, CNAME 等
- A: Address 指向IPv4地址，AAAA 指向IPv6地址
- NS: Nameserver: 指向Authoritative (organization) Name Server，例如cmu有自己的DNS，Name=cmu.edu, Value=dns.cmu.edu
- CNAME: Canonical Name
- MX: Mail Exchange 指向邮件服务器的hostname
Class: 通常全都是 IN 意为Internet
TTL: Time to live 代表这一条RR能被缓存多久，0代表不能缓存

DNS queries 在53号端口上用UDP运行

Exception：在①Zone transfer②大于512字节的response 时会使用TCP
为什么用UDP？因为TCP的overhead通常比整个DNS query都要大

Client可能需要问多个Name Servers (NS)

每个Name Server返回指向下一个NS的指针（不止返回NS record，也另外返回一个指向另一个NS的A record）

Non-recursive (右上图片) 有时也叫 Iterative
Recursive (右下图片)

DNS caching

Name Server (NS) 会缓存DNS mapping
由TTL决定cache多久
Local Name Servers (Resolves) 通常缓存Top Level Domain (TLD) servers的IP地址

DNS Name Server Hierarchy

1 Root (root name servers)
2 Top-Level Domain (TLD Name servers)
3 Authoritative (e.g. cmu name servers)
delegated administrative structure:
- delegated指域名是反着来的 e.g. library.cmu.edu
- administrative authority 不一定和 namespace hierarchy相符
  e.g. cs.cmu.edu有自己的name server, drama.cmu.edu没有
Zones
- namespace hierarchy被分成一个一个zones
- 每一个zone有一个name server
- zone owner必须：maintain zone data; run redundant name servers (for backup)
- Root Name Server 知道所有TLD nameserver和它们的地址
  - 一共只有13个root server，标记为a到m
- TLD （e.g. .com, .org, .net）
  - 由 IANA (Internet Assigned Number Authority) 管理
  - TLD NS知道它自己所有域名的所有authoritative (or intermediate) name server的地址
- Authoritative NS
- Local Name Server (DNS Resolver) 也叫 Default Name Server or Resolver
  - 并不严格属于DNS结构
  - 每个organization（公司、学校等）都有一个
  - Act as a proxy

Lec 7. P2P

P2P: Peer-to-peer

Napster (Centralized P2P)

Napster曾经是第一个p2p music-sharing应用

Centralized: clients存储文件, 中央server只存储peer信息: <file name, ip address, port number>
虽然传文件是decentralized，但是定位文件是highly centralized
==> 导致的问题: 中央服务器稳定性、中央服务器性能瓶颈

Gnutella (Distributed P2P)

Fully decentralized (distributed)
不需要中心的服务器，用户们自己安排自己
Not scalable
- fully distributed $\neq$ scalable
Bootstraping
Find peers的方法：每个节点relay ping/pong messages
这样每个节点都能得到所有bootstrap nodes的列表
Locate content: query flooding
- 节点从现有的TCP连接发出Query消息，相连的Node会relay
- QueryHit 消息会沿着反向路径发出
- 为什么reverse path发送而不是直接发？
  因为requester只和它的direct peers有TCP connection，和目标节点可能没有connection
  但是会带来更高的延迟
- QueryHit 之后使用HTTP传输文件。
- Not scalable (因为find peer / find content所需的工作量指数级增长)
- Limited scope query flooding: 在query message中添加 peer-count 属性，每经过一个hop减小1，从而限制hop的次数。
- 但是仍然会有peer数量太多的问题，并且不能保证一定能找到目标 (no guarantee)

KaZaA (Hybrid/Hierarchical P2P)

KaZaA使用 Hierarchical (Hybrid) Design

每个节点是 Super Node (SN) 或 Ordinary Node (ON)

SN是leader，ON和SN有TCP连接，部分SN和SN之间有TCP连接
SN存储了children的信息
某一个ON要找文件时，会询问它的parent (SN) 有没有，如果SN和SN的children都找不到所需信息，会问别的SN (SN-to-SN connections)
优点: 与Gnutella相比能够支持明显更多的peers，且没有scalability问题
KaZaA query: client发送query，SN返回 meta data, hash, IP address (of the peer)
KaZaA实现细节不公开，有人做Reverse engineering
ON-SN, SN-SN的连接很短，因为node会不断寻找其余workload更小的节点

Lec 8. Transport Layer UDP

Transport Layer

Mission: Offers Peer-to-peer and end-to-end (virtual or logical) connections between two processes (applications) running on remote hosts.

Network Layer provides Internet Protocol (IP)

IP - packet switching 不提供reliability
(第一节课内容：circuit switching: connection-oriented, FDM/TDM; packet switching: connectionless)

Transport Layer protocols 主要有TCP和UDP

Transport Layer 主要功能

Multiplex & De-multiplex: process的信息在发送方TL multiplex，接收方TL de-multiplex
- 有multiplex一定需要addressing, Transport Layer用port numbers来addressing
- Port Assignment: 端口一共有三种类型：well-known (0-1023), registered (1024-49151), dynamic or ephemeral (49152-65535)
- Port numbers are bound to an application
Breaking data into segments and reassemble at receiver
- 发送方的Application Layer提供任意长度的信息，Transport Layer会将其切成segments，一个一个发送
  - TL会往每个segments前添加header
  - 后续会被封装成packets(aka datagrams)，然后封装成frames
- 接收方的Transport Layer接收到segments，重新组装，传给Application layer
connection setup, state management, connection teardown (if necessary)
TCP: reliability guarantees.

UDP

缺点：segments可能丢失，可能顺序乱

优点：

connectionless (不需要handshake/agreement，不需要预先建立连接)
simple: no state to maintain
UDP header is smaller
No congestion or flow control (less processing overhead)
reliability可以在Application Layer添加，开销更低

UDP常用于

loss tolerant & rate sensitive (timeliness): 多媒体应用，例如直播
big overhead compared to transmitted data: payload很小的应用，例如DNS

UDP segment format:

UDP的header一共8bytes/64bits

source port, destination port, length, checksum各占16bits

Notes:

length是整个segment包含header的长度，单位为bytes
为什么需要包含source port number？因为另一边回复时需要用到（需要反转source port#和dest port#）
checksum: end-to-end detection
- 发送方：把segments中的所有16-bit words加起来，如果加法过程中产生进位1，则给结果加上进位1。最后反转所有bit。
- 接收方：把所有segment连带着checksum一起加起来，同样如果产生进位则加上进位。结果必须全1.
- 如果UDP发现有错误，则会丢弃，如果没错误则上传给application layer

Quiz 1

Lec 9. Reliable Data Transport (RDT)

RDT: Error-free + Bits received in the same order

Network Layer may have faults (bit errors, missing segments, out-of-order of segments)

==> guarantee RDT at Transport Layer (因为Network Layer可能出错，所以在Transport Layer中保证reliability)

RDT Tools

ACK: positive acknowledgement, NAK: negative acknowledgement
checksum
Time expiration
Retransmission
Sequence number

Stop-and-wait RDT protocol

每次只发送一个segment

S&W version 1: Checksum, ACK, NAK

发送一个segment和checksum之后，等待收到ACK/NAK回复，再发送下一个

S&W version 2: Checksum, ACK, NAK, 1-bit sequence number

sequence number 是0或1，下一个segment的sequence number是上一个的比特反转
能解决duplicate

S&W version 3: Checksum, ACK, NAK, 1-bit sequence number, timers

解决超时一直收不到ACK/NAK回复，发送方会一直等待的问题
sequence number可以解决premature timeout(过早超时)导致的duplicate

Sliding Window Protocols

上面的Stop-and-wait Utilization很低，可以使用pipeline提高利用率

Sender and Receiver agrees on N (N = size of the sliding window)

GBN和SR

Go-Back-N (GBN)
- Sender维护一个滑动窗口 (只有发送方维护窗口，接收方没有窗口，只能顺序接收)
- ACK(n)代表所有<=n sequence number的segment都已经收到，大于n的可能未收到
- e.g. 如果发送1,2,3…10，第6个未收到，则6,7,8,9,10都需要重传
- Receiver没有buffering, 不支持接收out-of-order的segment，如果接收到的segment未按照顺序则会被丢弃
- minimal state at the ends, especially receiver end: Receiver只需要维护last Seq# ACKed
- 但是一个segment error可能导致很多segment需要重发，因为乱序发送的packet即使正确也已经被丢弃
Selective Repeat (SR)
- 两个window，发送方和接收方各一个
- 每一个segment各需要一个ACK，ACK不一定连续，可以out-of-order
- 发送方对每个segment设置timeout，如果超时则重新发送这个segment
- 发送方收到ACK(n)后，如果n是尚未收到ACK的最小元素，则可以向右移动窗口(移动send_base指针)
- 接收方接收到Seg(n)会发送ACK(n)，如果乱序则buffer/store，如果顺序正确则移动窗口 (deliver all buffered, in-order segments and advance window to not-yet-received segment)
- SR的问题: 发送方和接收方对window的看法不同
- Solution: 避免接收方的最大Seq #和发送方最小Seq #产生overlap
- Seq # space至少要有两倍window size

Lec 10. TCP

Overview

TCP: Transmission Control Protocol

Point-to-point: 点对点，一个发送者一个接收者
Reliable (RDT): 数据顺序正确，没有segment loss或duplicates。使用pipeline和滑动窗口。
Full duplex data transfer: client和server可以双向传输
Connection-oriented: 在发送任何数据之前需要handshake建立连接

TCP用两种方法限制同时能发送的segment数量

Flow control: 至于接收方的资源（window size N）有关，发送方要确保不要发太多了让接收方吃不消
Congestion control: 与网络有关，发送方要尽量不让network产生congestion阻塞

TCP Segment

TCP Header 包含至少5个 32-bit words，如果有header中有options则长度会大于5x32-bit.

Source Port #, Destination Port # 各占 16-bit
Sequence # 和 Acknowledgement # 各占 32-bit，以 Bytes of Data 编号，而不是按 segment 数量编号
Seq #: number of the first byte in the segment to be sent
Ack #: number of the next expected byte by the receiver. (隐性告诉发送方所有之前的bytes都已成功收到)
In TCP, ACKs are cumulative
hdr len: 共4-bit，代表header的长度，以32-bit为单位，通常值为5，如果有options则大于5
Flags:
- ACK: 确认收到，与ACK #有关
- SYN:
Receive window: 单位为bytes，代表接收方期望每次能接收到多少数据不用发送ACK，由接收方的window size决定。会被用作TCP Flow Control
checksum: 纠错
Options包括 Maximum Segment Size (MSS): 同一个TCP segment最大能够包含的application layer data大小

TCP Connection Management

TCP 三次握手

Step 1: Client发送SYN (包含SYN的TCP segment)，指定Client使用的最初的Seq # (client_isn)
Step 2: Server SYN, ACK, 创建buffer space，指定Server使用的最初的 Seq # (server_isn), 并acknowledge client_isn+1 (代表已经收到截止client_isn字节的segments，期望下次接收到client_isn+1字节)
Step 3: Client回复 ACK, 并 acknowledge server_isn+1

TCP 关闭连接

Step 1: Client发送 FIN
Step 2: Server回复ACK，并发送FIN
Step 3: Client收到FIN，并回复ACK，进入 timed wait state
- 为什么client已经收到Server的FIN还需要timed wait才会关闭连接？
  因为client回复的ACK可能未成功发送给Server，Server因为无法收到回复会重新发送FIN。如果下次client在相同的端口重新开启连接会收到server重发的FIN，导致刚建立连接就被关闭
  Timed wait state lets TCP resend the final ACK in case this ACK is lost. Any segment that arrives during this time is discarded.
Step 4: Server收到ACK

TODO: Lec 10 remaining…

Lec 11. TCP Flow & Congestion Control

TCP用两种方法限制同时能发送的segment数量

Flow control 取决于接收方，Congestion control 取决于network

Flow Control

Receiver allocates a Receive buffer of size RcvBuffer, and a Receive Window of size RcvWindow.

RcvWindow 会告诉sender(在TCP segment header里)

RcvWindow = RcvBuffer - | LastByteReceived - LastByteRead |

Congestion Control

Network Congestion (Definition): Too many sources (nodes) sending too much data too fast for a network (e.g. intermediate routers) to handle.

想要: large throughput AND small delay.

Two options for feedback: network assisted, end-to-end

network assisted 中, routers会把congestion情况的feedback给sender，告知sender explicit max send rate
end-to-end中，只从终端获取losses和delays
TCP选择end-to-end

TCP Congestion Control

CongWin (发送方维护的一个变量)

LastByteSend - LastByteAcked <= CongWin

Roughly, TCP Send rate = CongWin/RTT

End-to-end loss segment events

Segment timeout
Three duplicate ACKs

发现loss segment event时江都send rate (CongWin)，未发现时增加send rate

TCP is self-clocking (does not receive explicit feedback from other nodes)

有多个TCP Congestion Control的算法，今天讲 TCP Tahoe 和 TCP Reno (most widely used)

TCP Congestion Control Phases/States

slow start
- 开始时，CongWin = 1MSS (Max Segment Size)
- exponentially fast 每次乘2，指数级增长
- 直到发生loss event，或超过 ssthresh (ssthresh = Slow Start Threshold)
congestion avoidance
- Additive Increase, Multiplicative Decrease (AIMD)
- Additive Increase: 每次RTT 加1MSS直到发生loss event
- Multiplicative Decrease: CongWin减半
- Tahoe不区分timeout和3 dup ack，直接降低到CongWin=1 然后slow start
- Reno 对于timeout同上，对于3 dup ack让CongWin减半然后线性增长
RTT estimation
- timeout的值需要准确设定: 不是常数(与网络拥堵情况有关); 必须比RTT长
  如果timeout太长：slow reaction to segment loss
  如果timeout太短：premature timeout, unnecessary retransmissions 过早超时
- 取多个Sample RTT取平均。
- 必须忽略retransmissions（retransmitted segments的回复不计入RTT，因为无法分清是原包回复还是重发包回复）
- Exponential Weighted Moving Average (EWMA):
  EstimatedRTT_t = (1-alpha) * EstimatedRTT_t-1 + alpha * SampleRTT
- Timeout = EstimatedRTT + safety margin
  safety margin也会变，与SampleRTT的方差有关

Lecture Notes

#Lecture Notes

[Lecture Notes] CMU 14-740 Fundamentals of Telecommunication Networks

https://www.billhu.us/2025/056_cmu_14740/

Author

Bill Hu

Posted on

January 16, 2025

Licensed under

[Lecture Notes] CMU 17-514 Software Construction Next

[Lecture Notes] CMU 14-740 Fundamentals of Telecommunication Networks

Lec 1. Intro

Lec 2. Architecture

Lec 3. Design Principles

Virtual connections

TCP/IP

Goals of TCP/IP design

Lec 4. Internet ISP’s Architecture

Transit & Peering

Different types of ISP

Lec 5. Application Layer & HTTP

HTTP

Persistent & Non-persistent Connections

Caching

Lec 6. DNS

DNS services (DNS作用)

DNS Protocol

Navigation

DNS Name Server Hierarchy

Lec 7. P2P

Napster (Centralized P2P)

Gnutella (Distributed P2P)

KaZaA (Hybrid/Hierarchical P2P)

Lec 8. Transport Layer UDP

Transport Layer

UDP

Quiz 1

Lec 9. Reliable Data Transport (RDT)

Stop-and-wait RDT protocol

Sliding Window Protocols

Lec 10. TCP

Overview

TCP Segment

TCP Connection Management

Lec 11. TCP Flow & Congestion Control

Flow Control

Congestion Control

TCP Congestion Control