CS 168 · DISCUSSION 01 · GUIDED REASONING WORKBOOK
这次不背架构目标：你要拿一个看似合理的设计，指出它把可靠性、异构性、自治或成本中的哪一项推向了错误的位置。
无需离开 CourseStack：先预测，再在表格、时间线或状态空间里完成推导；卡住时逐层打开提示，最后才展开解释与变式。
已阅读 Spring 2026 worksheet 与 official solution；以下是原创等价练习。官方 IDs 用于 coverage，对精确原题请回到页末 PDF。
对应官方 2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7
Why the official problem exists：检查你能否用目标和 end-to-end principle 评价设计，而不是凭“集中式/分布式听起来先进”作答。
三个提案：A. 每个 carrier router 都为每个 packet 做可靠 next-hop handshake；B. 全球只有一个 controller，carrier 只能听它更新；C. 某个无线园区为性能在本域加 link-layer recovery。
先预测：哪一个最不妨碍其他网络保持自治？
| 提案 | 受益者 | 新增 state 在哪 | 失败域 | 违反目标？ |
|---|---|---|---|---|
| A | 单跳可靠 | 每台 router | 全网每跳 | ____ |
| B | 统一视图 | 中央 controller | 全球 | ____ |
| C | 无线本域 | 该园区 | 局部 | ____ |
先问这个目标是否必须由网络核心实现。
不变量是一个自治域的选择不应强迫无关自治域升级。
先圈出每个提案需要改变的设备集合。
A 把 per-packet 可靠 state 强加给所有 router，伤害异构兼容、成本和 fate sharing。B 让 controller 成为大 failure domain，也破坏 distributed management。C 只在能观察无线 loss 的本域优化，不削弱端点仍可实现的可靠性。
架构目标不是互斥 checkbox；真正的推理是把 mechanism 的 state、部署范围和 failure blast radius 对应到目标。
Amazon 在自己 AS 内采用 controller，但对外仍说标准 BGP。重新判断：自治边界变小后，B 的哪些风险消失，哪些仍存在？
对应官方 3.1、3.2、3.3、3.4
Why the official problem exists：检查你是否把原始 probe 与 router 新建的 ICMP response 当成两个独立 IP packets。
Host A 发 UDP probe，初始 TTL=2。R1 转发后 TTL=1；R2 收到后减到 0。R2 丢弃 probe，并向 A 新建 ICMP Time Exceeded。
先预测：ICMP response 的外层 IP TTL 应是多少？
| packet | src/dst IP | TTL before | event | TTL/output |
|---|---|---|---|---|
| probe | A→B | 1 at R2 | decrement | ____ |
| ICMP response | ____ | new | route toward A | ____ |
区分触发错误的 packet 与承载错误消息的 packet。
每个新 IP datagram 有自己的 header 生命周期。
先写 response 的 src=R2、dst=A。
probe 在 R2 变为 TTL=0 并被丢弃。R2 创建 src=R2、dst=A 的新 IP datagram，使用本机正常初始 TTL（例如 64），payload 是 ICMP header 加原 probe 的必要前缀。
TTL 限制的是一个 datagram 的 hop lifetime；ICMP 把失败变成另一条可路由的证据链。
如果 ICMP response 自己在回程环路中 TTL 归零，会发生什么？它不会复活原 probe；最多产生/抑制另一个错误。
对应官方 3.5、3.6、3.7、3.8、3.9
Why the official problem exists：检查 traceroute 的每个 hop 是否都能追溯到本轮某个 UDP probe，而非“看到 ICMP 就收下”。
A 对 B 发送三个 UDP probes：TTL=3，destination ports 33434、33435、33436。收到 response 时可见外层 IP、ICMP、quoted IP、quoted UDP。
先预测：哪个字段最能区分三个 probes？
| response | ICMP type/code | quoted dst IP | quoted dst port | 接受？ |
|---|---|---|---|---|
| r1 | Time Exceeded | B | 33435 | ____ |
| r2 | Time Exceeded | X | 33434 | ____ |
| r3 | Port Unreachable | B | 33436 | ____ / stop? |
合法 ICMP 与相关 ICMP 是两道 gate。
不变量：接受结果必须匹配目标和本轮 probe identity。
先检查 quoted destination，再检查 quoted port。
r1 接受并记录外层 source；r2 虽格式合法却属于别的目的，忽略；r3 匹配且 Port Unreachable 来自最终主机，记录并终止。对多路径结果按 TTL 聚合 responder set，而非假设每轮只有一个地址。
ICMP quote 提供反向关联；外层 header 提供 responder identity。两层信息职责不同。
把 r1 延迟到 TTL=4 才到达。仅凭端口能否识别旧轮次？设计 destination port 或本地 pending set 的生命周期。
从 TTL=1 开始，为一个有两条 ECMP 路径的 4-hop 网络画三 probes/TTL 的 send、ICMP quote、validation 与 termination，不参考任何 header 图。