Bootstrap

计算机网络一

一、因特网的组成

因特网的拓扑结构是由 边缘部分核心部分组成。
(1)边缘部分 由所有连接在因特网的主机组成。用户直接使用,进行通信和资源共享。
(2)核心部分 由大量网络和连接在这些网络上的路由器组成。为边缘部分提供服务。

【1】边缘部分
连接在因特网上所有的主机。又称 端系统(end system)

在网络边缘的端系统中运行着的程序之间的通信方式可以划分为两大类:客户服务器(C/S)方式和对等方式(P2P)Peer-to-Peer
1. C/S方式
客户(client)与服务器(server)
C/S方式描述的是进程之间服务于被服务的关系。
主要特征:客户是服务请求方,服务器是服务提供方。

2. P2P方式
两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方或是提供方。

P2P方式本质上仍是C/S方式,P2P方式中每一个主机既可是客户又可是服务器。

【2】核心部分
路由器:一种专用计算机,实现分组交换的关键构件,任务是 转发受到的分组。

[1]分组交换
1. 电路交换(circuit switching)
* 含义:必须经过“建立连接(占用通信资源)-->通话(一直占用通信资源)-->释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式。
* 特点:在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
* 缺点:线路传输效率往往很低。由于计算机数据是突发式地出现在传输线路上,因此线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

2. 分组交换
* 采用存储转发技术
* 发送的整块数据称为 报文(message)。
*   分组(packet)将较长的报文划分为一个个更小的等长数据段,在数据段前面,加上 首部(header),就构成分组。
注意:分组交换在传送数据之前不必先占用一条端到端的通信资源。分组在哪段链路上传送才占用这段链路的通信资源。分组到达一个路由器后,先暂时存储下来,查找转发表,然后从另一条合适的链路转发出去。分组在传输时就这样一段一段地连续占用通信资源,而且还省去了建立连接和释放连接的开销,因而数据的传输效率更高。
* 优点:高效、灵活、迅速、可靠
* 问题:
  • 分组存储转发时排队造成的时延
  • 各分组携带的控制信息造成的开销(overhead)

3. 电路交换、报文交换、分组交换的比较

若传送大量数据,且传送时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快;
报文交换和分组交换的不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时刻提高整个网络的信道利用率。

二、计算机网络的性能标准

1. 速率
2. 带宽:单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
3. 吞吐量(throughput):单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。可以从网络的额定速率中看出。
4. 时延(delay):数据从网络一端到另一端所需时间
  • 发送时延/传输时延(transmission delay):发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
 
  • 传播时延(propagation):电磁波在信道中传播一定巨鹿花费时间。

注意:发送时延发生在机器内部发生器中;传播时延发生在机器外部传输信道媒体上。

  • 处理时延
  • 排队时延

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
注意:对于高速网络链路,仅仅提高的是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。
5. 时延带宽积:传播时延*带宽

6. 往返时间(Round-Trip Time/RTT):从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。
7. 利用率:信道利用率和网络利用率。

注:D 0表示网络空闲时的时延,D表示网络当前时延,U为利用率

注意:信道利用率并非越高越好(联想高速路)。信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。

三、计算机网络体系结构(协议与划分层次)

把计算机网络的各层及其协议的集合,成为网络的 体系结构(architecture)。
1. 具有五层协议的体系结构


2. TCP/IP的体系结构

下面是沙漏计时器形状的TCP/IP协议族示意

TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务(everyhing over IP),也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行(IP over everything)。
将底层网络的差异性屏蔽。

**根据谢希仁《计算机网络》(第五版)整理**













;