知识点回顾

Posted 2022-12-05 之墨_

1.网络核心

1. 网络核心：由路由器和链路组成的网状网络
2. 任务：将数据包从发送侧的边缘路由器传送到接收侧的边缘路由器
3. 通信网络中移动数据的两种基本方式：
   • 电路交换(独占信道)：电话网使用
   • 分组交换(复用信道)：计算机网络使用

1.1分组交换

1. 分组交换的过程
   • 主机将要传输的数据分段，并组装成一系列分组
   • 交换：在传输路径上，交换设备从一条链路上接收分组，将其发送到另一条链路上
   • 存储转发：交换设备在接收到完整的分组后，才开始转发
     1.存储转发引入序列化延迟
     • 将一个分组全部推送给到一条链路上，耗时L/R秒
     • 将一个分组从源发送到目的，总耗时=2L/R（不考虑信号传播时间）
     • 3个分组从源终端发送到目的终端，总耗时=4L/R
     • P个分组经过N条链路的总耗时为：(P+N-1)L/R
     • 当P远大于N时，存储转发不会引入过多的延迟
     2. 存储转发引入排队延迟和丢包
        • 排队延迟：分组在输出链路的缓存中排队，引入延迟
        • 丢包：若输出链路的缓存满，溢出的分组被丢弃
        • 当大量分组集中到达时，排队延迟和丢包较严重

1.2电路交换

1. 电路交换: 通话前完成两部电话机之间的电路接续，通话结束后释放整条电路。本质是预留资源和独占资源
2. 概念区分：链路和电路
   • 链路(link)：物理媒体，也称信道(channel)、可以通过某种方式划分成若干条独立的子信道
   • 电路(circuit)：物理媒体中的一条子信道
3. 多路复用
   • 频分复用FDM
   • 时分复用TDM

1.3采用电路交换的文件传输时间

1. 采用电路交换从主机A主机B传输一个640 000bits的文件需要多久？

• 链路带宽为1.536 Mbps
• 时分复用TDM为 24 slots/sec
• 500毫秒建立端到端电路

数据传输速率：$1.536Mbps/24=64kbps$
传输数据的时间：$640kbits/64kbps=10s$
总时间：$500ms+10s=10.5s$
2. 为什么采用分组交换
同样的链路容量，分组交换允许支持更多用户！

1.4分组延迟

1. 延迟: 分组从源终端到达目的终端的时间

2. 分组在交换网络中要经历四种延迟：处理延迟，排队延迟，传输延迟，传播延迟

   • 排队延迟的变化范围最大。
   • 当分组到达交换设备时，若输出链路的缓冲队列满，发生丢包。

3. 分组延迟的来源

   • 节点处理延迟 $d_{proc}$: 几个微秒或更低
   • 排队延迟 $d_{queue}$: 变化范围很大, 取决于链路负载
   • 传输延迟 $d_{trans}$ = L/R , 注意区分 L 的单位是字节还是比特: 微秒 ~ 毫秒, 主要取决于链路传输速率 R
   • 传播延迟 $d_{prop}$ = d/s : 几微秒 ~ 几百毫秒, 主要取决于链路长度
     注意区分传输延迟和传播延迟
   • 节点的总延迟 $d_{node}=d_{proc}+d_{queue}+d_{trans}+d_{prop}$

4. 丢包率: 未成功交付到目的终端的分组比例

5. 吞吐量: 单位时间内向接收端成功交付的数据量；端到端的吞吐量与瓶颈链路的带宽, 以及链路上的负载有关

1.5分组交换和电路交换的区别

1. 分组交换统计复用和电路交换中的同步时分复用（TDM），都是让用户轮流使用链路，它们之间的区别是:

   • 统计复用(分组交换)：信道使用模式不固定、用户使用链路的模式不固定
   • TDM(电路交换)：信道使用模式固定、用户使用链路的模式固定

2. 分组交换的优点：资源利用率高，简单(不需要建立连接)

3. 分组交换的缺点：可能产生延迟、丢包，需要设计相应的协议解决

4. 有些应用需要类似电路交换的传输特性，如何提供：音视频应用需要带宽保证，该问题尚未解决

5. 为什么因特网采用分组交换：

   • 分组交换适合突发流量
   • 传统因特网应用(如电子邮件、文件传输)具有突发通信的特点

小结

1. 端系统
   • 调用因特网服务接口，实现分布式应用
   • 因特网中的通信过程对其不可见
2. 接入网
   • 因特网到用户的“最后一公里”，将各类终端接入因特网
   • 关注物理媒体、信号传输技术
3. 网络核心
   • 任务是高效、准确地投递分组到目的地
   • 关注选路、转发、拥塞控制等