物理媒体(1). 双绞铜线常用于建筑内网络(2). 同轴电缆常用于电缆电视系统(3). 光纤优势速度快不受电磁干扰低衰减难窃听常用于长途传输媒体因特网主干(4). 陆地无线电信道优势不需安装物理线路可穿透墙壁提供与移动用户连接长距离承载信号能力劣势依赖于传播环境和传输距离存在路径损耗遮挡衰落多径衰落干扰(5). 卫星无线电信道一颗通信卫星连接地球上的两个或多个微波发射器/接收器它们被称为地面站。卫星在一个频段上接收传输使用一个转发器再生信号在另一个频段上发射信号。通信中常用同步卫星近地轨道卫星劣势距离过长时信号传播延时大。分组交换与电路交换的对比电路交换不考虑需求预先分配了传输链路的使用。这使得已分配而并不需要的链路时间未被利用。分组交换按需分配链路使用链路传输能力将在所有需要在链路上传输分组的用户之间逐分组地被共享。网络的网络不仅有多个竞争的第一层ISP且在一个区域可能有多个竞争的区域ISP。每个接入ISP向其连接的区域ISP支付费用每个区域ISP向它连接的第一层ISP支付费用。因此在这个等级结构的每一层都有客户-提供商关系。更为复杂的情况是在某些区域可能有较大的区域ISP【可能跨越整个国家】该区域中较小的区域ISP与之相连较大的区域ISP则与第一层ISP连接。例如中国每个城市有接入ISP它们与省级ISP连接省级ISP又与国家级ISP连接国家级ISP最终与第一层ISP连接。称其为网络结构3。为了建造一个与今天的因特网更为相似的网络必须在等级化网络结构上增加存在点PoP多宿对等和因特网交换点。一个PoP只是提供商网络中的一台或多台路由器在相同位置群组对于要与提供商PoP连接的客户网络能从第三方电信提供商租用高速链路将它的路由器之一直接连接到位于该PoP的一台路由器。任何ISP除了第一层ISP可以选择多宿即可以与两个或更多提供商ISP连接。这时其中一个供应商出现故障时它仍然能够继续发送和接收分组。位于相同等级结构层次的邻近一对ISP能够对等也就是说能够直接将它们的网络连到一起使它们之间的所有流量经直接连接而不是通过上游的中间ISP传输。当两个ISP对等时通常不进行结算互不收取流量费。第三方功能能够创建一个因特网交换点IXPIXP是一个汇合点多个ISP能够在这里一起对等。称这个生态系统为网络结构4–由接入ISP区域ISP第一层ISPPoP多宿对等和IXP组成。网络结构5它通过在网络结构4顶部增加内容提供商网络构建而成。谷歌数据中心都经过专用的TCP/IP网络互联该网络跨越全球不过独立于公共因特网。谷歌专用网络仅承载出入谷歌服务器的流量。谷歌专用网络通过与较低层ISP对等尝试绕过因特网的较高层采用的方式可以是直接与它们连接或者在IXP处与它们连接。然而许多接入ISP仍然仅能通过第一层网络的传输到达所以谷歌网络也与第一层ISP连接并就与这些ISP交换的流量向它们付费。分组交换网中的时延概述当分组从一个节点主机或路由器沿着这条路径到后继节点主机或路由器该分组在沿途的每个节点经受了几种类型的时延。这些时延最为重要的是节点处理时延排队时延传输时延传播时延这些时延总体累加起来是节点总时延。时延的类型作为源和目的地之间的端到端路由的一部分一个分组从上游节点通过路由器A向路由器B发送我们的目标是在路由器A刻画出节点时延路由器A具有通往路由器B的出链路该链路前面有一个队列也称为缓存在这个例子中对该分组的出链路是通向路由器B的那条链路。仅当该链路没有其他分组正在传输且没有其他分组排在该队列前面时才能在这条链路上传输该分组。如该链路当前正繁忙或有其他分组已经在该链路上排队则新到达的分组将加入排队。(1). 处理时延检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间是处理时延的一部分。处理时延也能包括其他因素如检查比特级别的差错所需要的时间该差错出现在从上游节点向路由器A传输这些分组比特的过程中。高速路由器的处理时延通常是微秒或更低的数量级。在这种节点处理后路由器将该分组引向通往路由器B链路之前的队列。(2). 排队时延在队列中当分组在链路上等待传输时它经受排队时延。一个特定分组的排队时延长度将取决于先期到达的正在排队等待向链路传输的分组数量。如队列是空的且当前没其他分组在传输则该分组的排队时延为0。另一方面如流量大且许多其他分组也在等待传输该排队时延将很长。这里排队时延不考虑分组进入路由器排队等待路由处理的时延(3). 传输时延用L比特表示该分组的长度用R bps表示从路由器A到路由器B的链路传输速率。传输时延是L/R这是将分组的所有比特推向链路所需要的时间。(4). 传播时延一旦一个比特被推向链路该比特需要向路由器B传播。从该链路的起点到路由器B传播所需要的时间是传播时延。传播速率取决于该链路的物理媒体其速率范围是2∗108 3∗108m/s2*10^8 ~ 3*10^8 m/s2∗1083∗108m/s。该传播时延等于两台路由器之间的距离除以传播速率。一旦该分组的最后一个比特传播到节点B该比特及前面的所有比特被存储于路由器B。整个过程将随着路由器B执行转发而持续下去。排队时延和丢包排队时延对不同的分组可能是不同的。如果10个分组同时到达空队列传输第一个分组没有排队时延而传输最后一个分组将经受相对大的排队时延。何时排队延时大何时不大该问题的答案很大程度取决于流量达到该队列的速率链路的传输速率到达流量的性质。随着流量强度某输出端口分组平均接收速度/分组平均推出速度接近于1平均排队时延迅速增加该强度的少量增加将导致时延大比例增加。随着流量强度接近1排队时延并不真正趋向无穷大。相反到达的分组将发现一个满的队列。由于没有地方存储这个分组路由器将丢弃该分组。分组丢失的比例随着流量强度增加而增加因此一个节点的性能常常不仅根据时延来度量而且根据丢包的概率来度量。端到端时延现在考虑从源到目的地的总时延。假定在源主机和目的主机之间有N-1台路由器。我们还要假设该网络此时是无拥塞的在每台路由器和源主机上的处理时延是d_{proc}每台路由器和源主机的输出速率是R bps每条链路的传播时延是d_{prop}忽略排队时延特定分组从源到目的总耗时dend−endN∗dprocN∗L/RN∗dpropd_{end-end} N * d_{proc} N * L/R N * d_{prop}dend−endN∗dprocN∗L/RN∗dprop协议分层(1).TCP/IP协议分层模型a. 应用层应用层的信息分组称为报文。常见的应用层协议有HTTPDNSFTPb. 传输层在应用程序端点间传送应用层报文运输层分组称为报文段场景的传输层协议有TCPUDPTCP面向连接可靠可靠体现在在上层协议看来包有序到达包保证不丢失包保证无差错。此外还提供流量控制拥塞控制UDP无连接不可靠无流量控制无拥塞控制。c. 网络层将分组从源主机传输到目的主机网络层分组称为数据报常见的网络层协议IPd. 网络接口层网络接口层合并了物理层和数据链路层。数据链路层负责将分组从链路上一个节点移动到链路上下一个节点把链路层分组称为帧。常见的链路层协议以太网PPP。物理层定义与传输媒体的接口有关的一些物理特性。(2).OSI分层模型a. 应用层b. 表示层数据压缩数据加密数据描述属于表示的范畴c. 会话层d. 运输层e. 网络层f. 数据链路层g. 物理层封装应用层报文传给运输层运输层收到报文附上运输层头部构成运输层报文段传给网络层网络层收到报文附上网络层头部构成网络层数据报传给链路层链路层收到数据报附上链路层头部构成链路层帧传给网卡驱动网卡驱动实现数据传输
计算机网络－概论
物理媒体(1). 双绞铜线常用于建筑内网络(2). 同轴电缆常用于电缆电视系统(3). 光纤优势速度快不受电磁干扰低衰减难窃听常用于长途传输媒体因特网主干(4). 陆地无线电信道优势不需安装物理线路可穿透墙壁提供与移动用户连接长距离承载信号能力劣势依赖于传播环境和传输距离存在路径损耗遮挡衰落多径衰落干扰(5). 卫星无线电信道一颗通信卫星连接地球上的两个或多个微波发射器/接收器它们被称为地面站。卫星在一个频段上接收传输使用一个转发器再生信号在另一个频段上发射信号。通信中常用同步卫星近地轨道卫星劣势距离过长时信号传播延时大。分组交换与电路交换的对比电路交换不考虑需求预先分配了传输链路的使用。这使得已分配而并不需要的链路时间未被利用。分组交换按需分配链路使用链路传输能力将在所有需要在链路上传输分组的用户之间逐分组地被共享。网络的网络不仅有多个竞争的第一层ISP且在一个区域可能有多个竞争的区域ISP。每个接入ISP向其连接的区域ISP支付费用每个区域ISP向它连接的第一层ISP支付费用。因此在这个等级结构的每一层都有客户-提供商关系。更为复杂的情况是在某些区域可能有较大的区域ISP【可能跨越整个国家】该区域中较小的区域ISP与之相连较大的区域ISP则与第一层ISP连接。例如中国每个城市有接入ISP它们与省级ISP连接省级ISP又与国家级ISP连接国家级ISP最终与第一层ISP连接。称其为网络结构3。为了建造一个与今天的因特网更为相似的网络必须在等级化网络结构上增加存在点PoP多宿对等和因特网交换点。一个PoP只是提供商网络中的一台或多台路由器在相同位置群组对于要与提供商PoP连接的客户网络能从第三方电信提供商租用高速链路将它的路由器之一直接连接到位于该PoP的一台路由器。任何ISP除了第一层ISP可以选择多宿即可以与两个或更多提供商ISP连接。这时其中一个供应商出现故障时它仍然能够继续发送和接收分组。位于相同等级结构层次的邻近一对ISP能够对等也就是说能够直接将它们的网络连到一起使它们之间的所有流量经直接连接而不是通过上游的中间ISP传输。当两个ISP对等时通常不进行结算互不收取流量费。第三方功能能够创建一个因特网交换点IXPIXP是一个汇合点多个ISP能够在这里一起对等。称这个生态系统为网络结构4–由接入ISP区域ISP第一层ISPPoP多宿对等和IXP组成。网络结构5它通过在网络结构4顶部增加内容提供商网络构建而成。谷歌数据中心都经过专用的TCP/IP网络互联该网络跨越全球不过独立于公共因特网。谷歌专用网络仅承载出入谷歌服务器的流量。谷歌专用网络通过与较低层ISP对等尝试绕过因特网的较高层采用的方式可以是直接与它们连接或者在IXP处与它们连接。然而许多接入ISP仍然仅能通过第一层网络的传输到达所以谷歌网络也与第一层ISP连接并就与这些ISP交换的流量向它们付费。分组交换网中的时延概述当分组从一个节点主机或路由器沿着这条路径到后继节点主机或路由器该分组在沿途的每个节点经受了几种类型的时延。这些时延最为重要的是节点处理时延排队时延传输时延传播时延这些时延总体累加起来是节点总时延。时延的类型作为源和目的地之间的端到端路由的一部分一个分组从上游节点通过路由器A向路由器B发送我们的目标是在路由器A刻画出节点时延路由器A具有通往路由器B的出链路该链路前面有一个队列也称为缓存在这个例子中对该分组的出链路是通向路由器B的那条链路。仅当该链路没有其他分组正在传输且没有其他分组排在该队列前面时才能在这条链路上传输该分组。如该链路当前正繁忙或有其他分组已经在该链路上排队则新到达的分组将加入排队。(1). 处理时延检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间是处理时延的一部分。处理时延也能包括其他因素如检查比特级别的差错所需要的时间该差错出现在从上游节点向路由器A传输这些分组比特的过程中。高速路由器的处理时延通常是微秒或更低的数量级。在这种节点处理后路由器将该分组引向通往路由器B链路之前的队列。(2). 排队时延在队列中当分组在链路上等待传输时它经受排队时延。一个特定分组的排队时延长度将取决于先期到达的正在排队等待向链路传输的分组数量。如队列是空的且当前没其他分组在传输则该分组的排队时延为0。另一方面如流量大且许多其他分组也在等待传输该排队时延将很长。这里排队时延不考虑分组进入路由器排队等待路由处理的时延(3). 传输时延用L比特表示该分组的长度用R bps表示从路由器A到路由器B的链路传输速率。传输时延是L/R这是将分组的所有比特推向链路所需要的时间。(4). 传播时延一旦一个比特被推向链路该比特需要向路由器B传播。从该链路的起点到路由器B传播所需要的时间是传播时延。传播速率取决于该链路的物理媒体其速率范围是2∗108 3∗108m/s2*10^8 ~ 3*10^8 m/s2∗1083∗108m/s。该传播时延等于两台路由器之间的距离除以传播速率。一旦该分组的最后一个比特传播到节点B该比特及前面的所有比特被存储于路由器B。整个过程将随着路由器B执行转发而持续下去。排队时延和丢包排队时延对不同的分组可能是不同的。如果10个分组同时到达空队列传输第一个分组没有排队时延而传输最后一个分组将经受相对大的排队时延。何时排队延时大何时不大该问题的答案很大程度取决于流量达到该队列的速率链路的传输速率到达流量的性质。随着流量强度某输出端口分组平均接收速度/分组平均推出速度接近于1平均排队时延迅速增加该强度的少量增加将导致时延大比例增加。随着流量强度接近1排队时延并不真正趋向无穷大。相反到达的分组将发现一个满的队列。由于没有地方存储这个分组路由器将丢弃该分组。分组丢失的比例随着流量强度增加而增加因此一个节点的性能常常不仅根据时延来度量而且根据丢包的概率来度量。端到端时延现在考虑从源到目的地的总时延。假定在源主机和目的主机之间有N-1台路由器。我们还要假设该网络此时是无拥塞的在每台路由器和源主机上的处理时延是d_{proc}每台路由器和源主机的输出速率是R bps每条链路的传播时延是d_{prop}忽略排队时延特定分组从源到目的总耗时dend−endN∗dprocN∗L/RN∗dpropd_{end-end} N * d_{proc} N * L/R N * d_{prop}dend−endN∗dprocN∗L/RN∗dprop协议分层(1).TCP/IP协议分层模型a. 应用层应用层的信息分组称为报文。常见的应用层协议有HTTPDNSFTPb. 传输层在应用程序端点间传送应用层报文运输层分组称为报文段场景的传输层协议有TCPUDPTCP面向连接可靠可靠体现在在上层协议看来包有序到达包保证不丢失包保证无差错。此外还提供流量控制拥塞控制UDP无连接不可靠无流量控制无拥塞控制。c. 网络层将分组从源主机传输到目的主机网络层分组称为数据报常见的网络层协议IPd. 网络接口层网络接口层合并了物理层和数据链路层。数据链路层负责将分组从链路上一个节点移动到链路上下一个节点把链路层分组称为帧。常见的链路层协议以太网PPP。物理层定义与传输媒体的接口有关的一些物理特性。(2).OSI分层模型a. 应用层b. 表示层数据压缩数据加密数据描述属于表示的范畴c. 会话层d. 运输层e. 网络层f. 数据链路层g. 物理层封装应用层报文传给运输层运输层收到报文附上运输层头部构成运输层报文段传给网络层网络层收到报文附上网络层头部构成网络层数据报传给链路层链路层收到数据报附上链路层头部构成链路层帧传给网卡驱动网卡驱动实现数据传输