自顶向下(一)——计算机网络与英特网
2017-02-20 21:53
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一、什么是英特网
1、具体构成描述
端系统什么是端系统(主机):手机,洗衣机等一切可以连入互联网的终端设备。 端系统是通过 通信链路 和 分组交换机 联系在一起的
通信链路:
电缆、铜线、光纤等。不同的链路能够以不同的速率传输数据,单位是bit/s(bps)
分组:
一台端系统向另一台端系统发送数据时,数据需要分段并添加首部字节,由此形成信息包,称为分组。
分组交换机:
入通信链路 接收分组 出通信链路 转发分组 最常见的分组交换机包括:路由器 和 链路层交换机
一句话理解网络传输:分组相当于卡车,通信链路相当于高速公路,分组交换机相当于立交桥,端系统相当于建筑物。网络传输相当于货物运输。
ISP
英特网服务提供商(Internet Service Provider)。
端系统通过ISP接入因特网。
每个ISP都是网络,是由多个分组交换机和多段通信链路组成的网络。
英特网就是将端系统彼此互联,因此,为端系统提供接入的ISP也必须互联
低层的IPS通过高层的ISP(国家、国际ISP)互联
高层的ISP是由高速路由器组成的,这些路由器通过高速光纤链路互联。
每个ISP都是独立管理的,运行着IP协议,遵从一定的命名和地址习惯。
协议
端系统、分组交换机和其他英特网部件都要运行一系列协议,这些协议控制英特网中信息的接收和发送。TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和IP(Internet Protocol,网际协议)是因特网中最重要的两个协议。
IP协议
定义了发送和接收的分组格式
TCP/IP等协议都是标准化下的产物。
2、服务描述
什么是从服务描述的角度认识英特网:就是说,从为应用程序提供服务的基础设施的角度来认识英特网。具体说,英特网是应用程序的平台。应用程序包括:电子邮件、web冲浪、社交网络、分布式游戏等等、
应用程序编程接口(API):规定了一个端系统软件 通过请求英特网基础设施 向另一个端系统软件交付数据的方式。
3、什么是协议
比如说:你向别人问时间;举手回答问题… 这中间都有一系列约定俗成的语言或者动作,这些语言或动作构成了 协议 的核心。协议
协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序,以及报文发送和/或接收一条报文或其他事件所采取的动作
二、网络边缘
1、接入网
指将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。
边缘路由器:是端系统到其他任何远程端系统的路径上的第一台路由器
下图显示使用接入网的几种环境
家庭接入
DSL接入:住户通过电话线从电话公司处获得DSL英特网接入,因此电话公司成为住户的ISP。住户的DSL调制解调器与电话公司的DSL(数字用户线)接入复用器(DSLAM)交换数据。通过频分复用技术,可以让电话呼叫和英特网连接共享DSL链路。数百上千用户可以与同一个DSLAM相连。
电缆接入:利用了有线电视公司的有线电视基础设施。电缆接入需要特殊的调制解调器——电缆调制解调器,与DSL调制解调器功能类似。电缆调制解调器与CMTS(电缆调制解调器端接系统)交换数据,CMTS类似与DSLAM。
光纤接入:从本地中心局直接到家庭提供了一条光纤路径。
企业接入
以太网和WIFI,现在也用作家庭接入了。
2、物理媒介
不同的网络接入,使用不同的物理媒介。媒介名称 | 成本 | 特点 |
---|---|---|
双绞铜线 | 最便宜 | |
同轴电缆 | 一般 | |
光纤 | 成本高 | 适合长途传输 |
陆地无线电信道 | 一般 | |
卫星无线电信道 | 成本高 | 适合其他方式不适合的地方,例如南极、北极 |
三、网络核心
1、分组交换
存储转发在交换机能够开始向输出链路 输出该分组的第一个比特之前,必须接收到整个分组。
从源端系统到目标端系统,如果传输L比特的分组,链路的传输速率是R,中间经过一次路由器,则所需要的时间是
2LR
N条链路呢(N-1条链路)
NLR
P个分组N条链路呢
(N+P−1)LR(自己算的)
排队时延和分组丢失
输出缓存
对于每条相连的链路,分组交换机具有一个输出缓存。它用于存储路由器准备发往这条链路的分组
排队时延
如果到达的分组需要传输到某条链路,但发现该链路正忙于传输其他分组,该到达分组必须在该输出缓存中等待,称为排队时延。
分组丢失(丢包)
因为缓存空间的大小有限,一个到达的分组可能发现该缓存已经被其他等待传输的分组占满,到达的分组或已经排队的分组之一将被丢弃。称为丢包
下图展示了分组排队的情况
转发表和路由选择协议
转发表
每个端系统都具有一个称为IP地址的地址,当源向目标发送分组时,源在该分组首部包含目标的IP。当一个分组到达网络中的路由器时,路由器检查该分组首部目标IP的 一部分。每台路由器具有一个 转发表,用于将目标IP(或IP的一部分)映射称为输出链路。当某分组到达一台路由器时,路由器检查该分组目标IP,并利用该值搜索其转发表,以发现适当的出链路。路由器将该分组导向该出链路。
路由选择协议:一个路由选择协议可以决定从每台路由器到每个目的地的最短路径,并使用这些最短路径来配置路由器中的转发表。
2、电路交换
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