计算机网络概述(中)

简介: 计算机网络概述(中)


网络核心—- 分组交换


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以分组为单位存储—转发方式


  • **网络带宽资源不再分分为一个 个片,传输时使用全部带宽 **
  • **主机之间传输的数据被分为一 个个分组 **


资源共享, 按需使用:


  • 存储-转发:分组每次移 动一跳( hop )


在转发之前,节点必须收到 整个分组

延迟比线路交换要大

排队时间


分组交换: 存储– 转发


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  • ** 被传输到下一个链路之前, 整个分组必须到达路由器: 存储-转发 **
  • ** 在一个速率为R bps的链路 ,一个长度为L bits 的分组 的存储转发延时:L/R s **

比如: L= 7.5 mbits ;; R =1.5 mbits 那么3次存储转发的延时为15s


分组交换: 排队延迟 和丢失


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1.**排队和延迟: **

如果到达速率>链路的输出速率:

分组将会排队,等待传输

如果路由器的缓存用完了,分组将会被抛弃


分组交换: 统计多路复用

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网络核心的关键功能


1.路由: (全局)

决定分组采用的源到目标的路径


2.转发: (局部)

将分组从路由器的输入链路转移到输出链路

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分组交换VS电路交换


1.** 同样的网络资源,分组交换允许更多用户使用网络! **

对比:

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2.**分组交换是“突发数据的胜利者” **


  • 1.**适合于对突发式数据传输 **

资源共享

简单,不必建立呼叫** **


  • **过度使用会造成网络拥塞:分组延时和丢失 **

对可靠地数据传输需要协议来约束:拥塞控制


  • **Q: 怎样提供类似电路交换的服务? **

保证音频/视频应用需要的带宽

一个仍未解决的问题(chapter 7)


分组交换网络: 存储- 转发


分组交换: 分组的存储转发一段一段从源端传到目标端,按照有无网络层的连接,分成:


1.数据报网络:

  • 分组的目标地址决定下一跳
  • 在不同的阶段,路由可以改变
  • 类似:问路
  • Internent


2.虚电路网络:

  • 每个分组都带标签(虚电路标识 VC ID),标签决定下一跳
  • 在呼叫建立时决定路径,在整个呼叫中路径保持不变
  • **路由器维持每个呼叫的状态信息 **
  • X.25 和ATM


数据报(datagram)的工作原理


1.在通信之前,无须建立起一个连接,有数据就传输

2.每一个分组都独立路由(路径不一样,可能会失序)

3.路由器根据分组的目标地址进行路由


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虚电路(virtual circuit)的工作原理


存储- 转发

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接入网、物理媒体



如何将边缘接入核心就是接入网需要做的事情

以及我们需要知道接入网的物理媒介就是媒体


如何将端系统和边缘路由器连接?


  1. 住宅接入网络
  2. 单位接入网络
  3. 无线接入网络


那么接入网络的带宽又是多少呢? 这个网络是共享的还是专用的 ?

两个接入的指标: 就是带宽以及共享/专用


住宅接入 : modem


1.**将上网数据调制加载音频信号上, 在电话线上传输,在局端将其中的 数据解调出来;反之亦然 **

  • 调频
  • 调幅
  • 调相位
  • 综合调制


2.拨号调制解调器 (相当于是电话线)

  • 56Kbps 的速率直接接入路由器 (通常更低)
  • 不能同时上网和打电话:不能 总是在线


接入网: digital subscriber line (DSL)方式


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** 通过采用现存的到交换局DSLAM的电话线 **

** 然后将数据传输到互联网上, 将语音传输到电话网上。**


  • < 2.5 Mbps上行传输速率(typically < 1 Mbps)
  • < 24 Mbps下行传输速率(typically < 10 Mbps)


住宅接入: 电缆模式


越往上越是光纤 , 越往下越是同轴电缆(HFC)


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接入网: 线缆网络 (单位接入)


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有线电视信号线缆双向改造

**FDM: **在不同频段传输不同信道的数据, 数字电视和上网数据(上下行)

对于有些有线的、比较普及的线路(电线等), 其实是可以通过电线进行网络传输


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** HFC: hybrid fiber coax (混合光纤同轴电缆)**

  • ** 带宽划分是非对称的:** 最高30Mbps的下行传输速率, 2 Mbps 上行传输 速率

线缆和光纤网络将个家庭用户接入到 ISP 路由器 ** **

** 各用户共享到线缆头端的接入网络 **

  • **与DSL不同, DSL每个用户一个专用线路到CO(central office) **

接入网: 家庭网络


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企业接入网络(Ethernet)

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  • 经常被企业或者大学等机构采用
  • 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps传输率
  • 现在,端系统经常直接接到以太网络交换机上


#无限接入网络


**各无线端系统共享无线接入网络(端系统到无线路由器) **


  • **通过基站或者叫接入点 **

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物理媒体


  • **Bit: **在发送-接收对间传播
  • 物理链路:连接每个发送-接 收对之间的物理媒体
  • **导引型媒体: **

信号沿着固体媒介被导引:同 轴电缆、光纤、 双绞线

  • 非导引型媒体:

开放的空间传输电磁波或者光 信号,在电磁或者光信号中承 载数字数据

  • **双绞线 (TP) **

**两根绝缘铜导线拧合 **

** 5类:100Mbps 以太网 ,Gbps 千兆位以太网  6类:10Gbps万兆以太网 **

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物理媒体: 同轴电缆、 光纤


同轴电缆:


  • 两根同轴的铜导线
  • 双向
  • 基带电缆:

电缆上一个单个信道

Ethernet

  • 宽带电缆:

电缆上有多个信道

HFC

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**光纤和光缆: **


  • 光脉冲,每个脉冲表示一个 bit,在玻璃纤维中传输
  • 高速: 点到点的高速传输(如10 Gps-100Gbps传输速率 )
  • 低误码率:在两个中继器之 间可以有很长的距离,不受 电磁噪声的干扰
  • ** 安全 **


物理媒体: 无线链路


  • **开放空间传输电磁波,携 带要传输的数据 **
  • **无需物理“线缆” **
  • **双向 **
  • 传播环境效应:  反射  吸收  干扰


无线链路类型


  • 地面微波
  • LAN
  • wide-area
  • 卫星


Internet/ISP 结构



ISPs (Internet Service Providers)


  • ** 端系统通过接入ISPs (Internet Service Providers)连 接到互联网**


住宅,公司和大学的ISPs

  • **接入ISPs相应的必须是互联的 **


因此任何2个端系统可相互发送分组到对方

  • 导致的“网络的网络”非常复杂


发展和演化是通过经济的和国家的政策来驱动的

  • 让我们采用渐进方法来描述当前互联网的结构


互联网络结构: 网络中的网络


问题 :给定数百万接入ISPs, 如何将他们互联到一块


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问题: 给定数百万接入ISPs,如何将它们互联到一起


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选项: 将每个接入ISP都连接到全局ISP(全局范围内覆盖)?

客户ISPs和提供者ISPs有经济合约


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Internet结构: network of networks


  • 松散的层次模型
  • **中心: 第一层ISP( 如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T)国家/国际覆盖,速率极高 **


直接与其他第一层ISP相连

与大量的第二层ISP和其他客户网络相连

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第二层ISP: 更小些的 (通常是区域性的) ISP


  • 与一个或多个第一层ISPs,也可能与其他第二层ISP

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ISP之间的连接


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1.POP: 高层ISP面向客户网络的接入点,涉及费用结算

如一个低层ISP接入多个高层ISP,多宿(multi home)

2.对等接入:2个ISP对等互接,不涉及费用结算  IXP:多个对等ISP互联互通之处,通常不涉及费用结算

对等接入

3.ICP自己部署专用网络,同时和各级ISP连接


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