XJTUSE-计网-第1章-计网概论
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Internet
网络的网络
具体构成角度
节点
- 主机及其上面运行的 APP(主机=端系统)- 路由器，交换机等网络交换设备(分组交换设备：转发分组)
边：通信链路
(光纤，同轴电缆，无线电，卫星…)
(传输速率=带宽 bps)- 接入网链路：主机连接到互联网的链路- 主干链路：路由器间的链路
协议
协议定义了两个或者多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输/接受或其他事件方面所采取的动作。
简单而言，就是报文格式，次序，动作
协议控制发送，接受消息
服务角度- 使用通信设施进行通信的分布式应用- 通信基础设施为 apps 提供编程接口(通信服务)- UDP：无连接的不可靠服务- TCP：面向连接的可靠服务
网络结构
网络结构由网络核心，网络边缘和接入网，物理媒体构成
网络边缘- 端系统：应用程序，WEB- 客户/服务器模式- 对等模式(peer2peer)
采用网络设施的面向连接的服务
目标：在端系统之间传输数据
TCP 服务
采用基础设施的无连接服务
目标：在端系统之间传输数据
UDP 服务
网络核心
网络核心：路由器的网状结构
基本问题：数据通过什么样的网络进行传输- 电路交换- 分组交换
电路交换
端到端的资源被分配给从源端到目标端的呼叫
特点：- 独享资源：不共享，每个呼叫建立起来后，能够保证性能- 如果呼叫没有数据发送，则分配的资源浪费
网络资源(如带宽)被分成片：- 为呼叫分配片- 如果某个呼叫没有数据，则其资源片属于空闲状态
将带宽分为片：
- 频分(FDM)- 时分(TDM)- 波分(WDM)
计算例题：
通过电路交换网络，从主机 A 发送一个 64 万比特的文件到主机 B 需要多长时间？
所有链路的带宽为 1.536 Mbps
每条链路使用 24slots/sec 的时分复用(TDM)
500 毫秒建立端到端电路
解答：
首先先建立端到端电路，花费 0.5s
然后传输数据，由 TDM 可知，主机 A 与主机 B 在 1s 内能使用链路 1/24s，即实际链路带宽 1.536Mbps/24
传输数据所需时间为(640kbit)/(1.536Mbps/24) = (640kb)/(64kbps) = 10s
综上，一共 0.5s+10s = 10.5s
缺点：
- 连接建立时间长- 通信具有突发性，线路交换导致资源浪费
分组交换
以分组为单位存储-转发方式
特点：- 网络带宽资源不再分为一个一个的片，传输时使用全部带宽- 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(延迟比电路交换大)
存储-转发
被传输到下一个链路之前，整个分组必须到达路由器
R：链路带宽
L：分组长度
三次存储-转发的时间为：3 * L/R
排队延迟和丢失
排队延迟：到达速率 > 链路的输出速率
丢失：路由器的缓存消耗殆尽，分组将被抛弃
下面详细讲解分组延迟，丢失和吞吐量(计算大题)
4 种分组延时：- 节点处理延时：检查 bit 级差错，检查分组首部和决定将分组导向何处- 排队延迟：在输出链路上等待传输的时间，依赖于路由器的拥塞程度- 传输延迟：即上面介绍的存储-转发时间 L/R- 传播延迟：d=物理链路的长度，s=在媒体上传播速度，t = d/s
综上所述：
节点延迟 = 节点处理延迟+排队延迟+传输延迟+传播延迟
dnodal=dproc+dqueue+dtrans+dpropd_{nodal} = d_{proc} + d_{queue}+d_{trans}+d_{prop}dnodal=dproc+dqueue+dtrans+dprop
分组丢失：
路由器的缓存消耗殆尽，分组将被抛弃
吞吐量：
在源端和目标端之间传输的速率(数据量/单位时间)
端到端的平均吞吐取决于瓶颈链路 = min(R1，R2，Rn)
接入网&物理媒体
接入网
- DSL ： 采用现存的到交换局 DSLAM 的电话线，数据被传到互联网，语音被传到电话网- 线缆网络：分为上下行- 家庭网络- 企业接入网络- 无线接入网络：无线 LANs，广域无线接入(3G，4G)
物理媒体- 双绞线- 同轴电缆- 光纤，光缆- 无线链路
Internet 结构&ISP
ISPs: Internet Service Providers
互联网络结构：网络的网络
第一层 ISP
国家/国际覆盖，速率极高
功能：- 直接与其他第一层 ISP 连接- 与大量第二次 ISP 和其他客户网络连接
第二层 ISP
区域性的
与一个或者多个第一层 ISP，也可能与其他第二层 ISP 连接
第三层 ISP 与本地 ISP
接入网(与端系统最近)
协议层次&服务模型
协议层次
层次化方式实现复杂网络结构：
- 将复杂的功能划分为功能明确的层次，其中每一层实现一组功能，下层为上层提供可用功能(服务)- 本层协议实体相互交互执行本层的协议动作- 实现本层协议时，使用下层提供的服务
服务&服务访问点
服务( Service)：低层实体向上层实体提供它们之间的 通信的能力
原语(primitive)：上层使用下层服务的形式，高层使用 低层提供的服务，以及低层向高层提供服务都是通过 服务访问原语来进行交互的—形式
服务VS协议
服务与协议的区别
- 服务(Service)：低层实体向上层实体提供它们之间的 通信的能力，是通过原语(primitive)来操作的，垂直- 协议(protocol) ：对等层实体(peer entity)之间在相互 通信的过程中，需要遵循的规则的集合，水平
服务与协议的联系- 本层协议的实现要靠下层提供的服务来实现- 本层实体通过协议为上层提供更高级的服务
Internet协议栈
自上而下
- 应用层:FTP,SMTP,HTTP,DNS(报文)- 传输层:TCP,UDP(报文段)- 网络层:IP,路由协议(分组)- 链路层:PPP,802.11WIFI,Ethernet(帧)- 物理层:链路上传输bit(位)
ISO/OSI：
多了表示层和会话层