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计网笔记

2021/1/13 20:37:25 文章标签: 测试文章如有侵权请发送至邮箱809451989@qq.com投诉后文章立即删除

文章目录Chapter 1Chapter 1 因特网(Internet)主机(host)端系统(end system)通信链路(communication link):由不同类型的物理媒体组成。分组(packet)分组交换机(packet switch):连接端系统的中间交换设备,从一条入通信链路接收分组并保存&am…

文章目录

      • Chapter 1

Chapter 1

  • 因特网(Internet)
  • 主机(host)=端系统(end system)
  • 通信链路(communication link):由不同类型的物理媒体组成。
  • 分组(packet)
  • 分组交换机(packet switch):连接端系统的中间交换设备,从一条入通信链路接收分组并保存,再从另一条出通信链路转发出去。

最常见两种:
1.路由器(router),常用于网络核心 。
2.链路层交换机(link-layer switch),常用于接入网。

  • 传输速率(transmission rate)
  • 路径(route或path):一个分组在传输过程中所经过的一系列通信链路和分组交换机
  • ISP因特网服务提供商(Internet Service Provider):端系统通过ISP接入因特网。
  • 协议(protocol):定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序,以及报文发送或接收一条报文或其他事件所采取的动作。
  • TCP传输控制协议(Transmission Control Protocol)
  • IP网际协议(Internet Protocol)
  • 因特网标准(Internet standard)

因特网标准是指由IETF制定的标准文档RFC。
ETF因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force)
RFC请求评论(Request For Comment)

  • 内联网(intranet):专用网络,设立防火墙,和公共因特网采用相同的主机、路由器、链路和协议。
  • 分布式应用程序(distributed application):在不同端系统运行,彼此间可以通信。
  • 套接字接口(socket interface)
  • 客户机程序(client program):服务请求方。发出请求,并从服务器程序接受服务。
  • 服务器程序(server program):服务提供方。接收客户机请求,并提供服务。
  • 接入网(network access):将端系统连接到其边缘路由器的物理链路(网络)。是用户连接到网络的基础设施。
  • 边缘路由器(edge router):端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器。
  • 调制解调器(modem):用于数字信号和模拟信号的相互转化。

数字to模拟:调制
模拟to数字:解调

  • DSL数字用户线(Digital Subscriber Line)

家庭接入时,将家庭端系统通过电话线用调制解调器与ISP(本地电话公司)相连交换数据。
端系统发送:调制解调器将PC输出的数字新号转为模拟信号(电话线是模拟信号)后,在模拟电话线(双绞线)上传输。
ISP方接收:调制解调器将模拟信号转化为数字形式,作为ISP路由器的输入。
使用频分复用技术。
将信号分离为语音和数据。
总是在线(always on)即可以同时电话和上网。

  • ADSL不对称数字用户线(Asymmetrical Digital Subscriber Line)

不对称:下行传输速率大于上行传输速率。

  • 电缆因特网接入(cable Internet access):又称为HFC混合光纤同轴(Hybrid Fiber Coax)

利用有线电视的基础设施,使用光缆和同轴电缆相结合的技术。
需要配置电缆调制解调器(cable modem),将HFC网络划分为下行和上行两个信道。
下行传输速率大于上行传输速率。
共享广播媒体:同时使用下行信道时下载速率下降,同时使用上行信道向头端传输时会出现碰撞。
使用频分复用技术。
将信号分离。
总是在线(always on)即可以同时电话和收看电视。

  • LAN局域网(Local Area Network)
  • 以太网:基于有线的共享广播网,连接多台PC 机、共享设备,采用以太网协议。
  • 公司接入:先将多个端系统连接成LAN(如采用以太网技术,用双绞线和同轴电缆将端系统相连),再将LAN与边缘路由器连接。
  • 共享以太网:端系统共享以太网速率[ex:集线器HUB,同一时刻只能一个设备发送]
  • 交换以太网:多个端系统连接到一台交换机,使多个用户同时使用全部带宽通信[ ex:路由器或交换机,属于分组交换(高速背板)。同一时刻可以多个设备同时发送(无须同其他设备竞争使用 )]
  • Wi-Fi无线局域网(wireless LAN):无线用户通过基站(无线接入点)相互通信,基站与有线的因特网连接,覆盖范围小。[ex:IEE802.11]
  • 广域无线接入网:基站由电信提供商管理,覆盖范围数万米,漫游用户利用移动电话接入基站。
  • 物理媒体(physical medium)=传输媒体=传输介质=传输媒介:进行数据传输的物理通路,通过传播电磁波或光脉冲来传输比特流。
  • 引导型媒体(guided media):电波沿着固体媒体前行[ex:光缆、双绞铜线、同轴电缆]
  • 非引导型媒体(unguided media):电波在空气或外层空间中传播[ex:无线电、无线局域网、数字卫星频道]
  • 双绞铜线

最便宜,最普通,如电话线。
两根绝缘的铜线螺旋形式绞合在一起。减少对邻近双绞线的电气干扰。
可传输模拟信号和数字信号。
速率:10Mbps-10Gbps(取决于线的粗细和传输双方的距离)
1.STP屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair):贵,抗电磁干扰能力强。
2.UTP屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair):常用于LAN

  • 同轴电缆

由两个同心铜导体组成,内导体传递数据,外导体用作品地线及屏蔽干扰。
同轴电缆可以用作引导式共享媒体。
1.基带同轴电缆:T型,50欧姆,比特流(数字信号)直接向电缆发送,无需调制到不同的频段,是引导式共享媒体(连接许多端系统,所有端系统都能接收其他端系统发送的数据)。
2.宽带同轴电缆:树形,70欧姆,将数字信号调制成特定频段的模拟信号传送,常用于电缆电视系统,宽带住宅接入形式。

  • 光纤

细,柔软,引导光脉冲的媒体,一个脉冲一个比特,速率极高,不受电磁干扰。
多个光纤集成在一起组成光缆。
发送方,电光转化,接收方,光电转化。
在这里插入图片描述

  • 陆地无线电信道

无线电波在自由空间自由传播,穿透墙壁,连接移动用户,长距离。
1.短距离:几米,ex:耳机,键盘等。
2.局域无线电信道:十到几百米,ex:无线LAN。
3.广域无线电信道:几千米到数万米,ex:WAP,蜂窝接入技术。

  • 卫星无线电信道:

通过一颗通信卫星连接两个或多个位于地球的微波发射方/接收方(地球站)。
该卫星在一频段上接收信号,使用转发器再生信号,并在另一个频率上发送信号。带宽可达Gb/s。
1.同步卫星 (geostatinary satellite):永久地停留在地球上方的某个固定点上(地球表面上方36000km的轨道)
2.低纬度卫星=近地轨道卫星(low-altitute satellite):较靠近地球,不是永久停留在地球上分的一个点,绕地球旋转。

  • 报文(message):长报文划分为较小的数据块——分组
  • 存储转发传输(store-and-forward transmission):指交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前,必须接收到整个分组。
  • 输出缓存(output buffer)=输出队列(output queue):用于存储路由器准备发往某条链路的分组。
  • 转发表(forwarding table):用于将目的地址(或目的地址的一部分)映射为输出链路。
  • 路由选择协议(routing protocol):用于自动设置转发表。
  • 端到端连接(end-to-end connection)
  • 电路交换(circuit switching)

预留端到端资源:端系统之间通信路径上所需要的资源(缓存,链路带宽)。
通信双方必须建立一个专用的连接,一直维持到通信结束。
保证发送方以恒定速率向接收方传送数据。
多条链路平分带宽。
效率较低:静默期(无数据传输)专用电路空闲,网络资源被浪费;
创建端到端电路及预留端到端带宽的过程复杂。
ex:电话网络

  • 分组交换(packet switching)

过程:
1.源端将报文划分为较小的数据块(分组packet)。
2.每个分组通过一系列链路和分组交换机传送,直到目的端
3.目的端恢复原报文。
特点
1.分组以链路的最大传输速率传输。
2.传输过程中采用存储转发传输机制。
3.不需要资源预留。
4.按需使用资源,可能要排队等待:会同时有其它分组发送。
5.利用率高:按需分配链路。
6.带宽共享好,简单,有效,成本更低。
7.不适合实时服务:端到端时延不确定。
8.分组不一定按序到达。
ex:因特网

  • 多路复用:在一条传输链路上同时建立多条连接,分别传输数据。
  • FDM频分多路复用(frequency-division multiplexing)

链路的频谱由跨越链路创建的连接所共享。
按频率划分若干频段,每个频段专用于一个连接。
在这里插入图片描述

  • TDM时分多路复用 (time-division multiplexing)

时间划分为固定区间的帧,每帧再划分为固定数量的时隙,每一个时隙专用于一个连接,用于传输数据。在这里插入图片描述

  • 第一层ISP(tier-1 ISP)

最顶层,数量少,主干,覆盖国家或国际,速率高。
第一层的ISP之间对等(peer),不收费。

  • 第一层ISP(tier-2 ISP)

常为区域的覆盖
可和多个第一层ISP相连,第一层是第二层的提供商,第二层是第一层的客户。
第二层之间直接相连。

  • 处理时延(processing delay):检查比特差错+决定输出链路,微秒级或更低.
  • 排队时延(queuing delay):分组等待在链路上传输的排队时间,毫秒到微秒量级。
  • 传输时延(transmission delay):将分组的所有比特发射(传)向链路所需要的时间,等于分组长度L/链路传输速率R,毫秒到微秒量级。
  • 传播时延(propagation delay):一个比特从链路的起点到下一节点(路由器)传播所需要的时间,等于链路长度d/链路传播速率s,毫秒级。
  • 节点总延迟 d n o d a l = d p r o c + d q u e u e + d t r a n s ( L / R ) + d p r o p d_{nodal}=d_{proc}+d_{queue}+d_{trans}(L/R)+d_{prop} dnodal=dproc+dqueue+dtrans(L/R)+dprop
  • 流量强度(reaffic intensity):比特到达队列的速率与比特从队列中推出的速率之比。

设,R= 链路速率 (bps)、L= 分组长度 (比特)、a= 平均分组到达速率(每秒分组,pkt/s) ,
则流量强度=La/R。
1.当La/R>1,此时队列无限增加,排队时延趋于无穷大。
2.当La/R~0,排队时延几乎为0。
3.当La/R趋近于1,逐渐形成队列,排队时延变大。
在这里插入图片描述

  • 丢包=分组丢失(packet loss)
  • 端到端时延:从源到目的地的时延, d e n d − t o − e n d = N ( d p r o c + d t r a n s + d p r o p ) d_{end-to-end}=N(d_{proc}+d_{trans}+d_{prop}) dendtoend=N(dproc+dtrans+dprop),假设共经过N-1个路由器,忽略排队时延。
  • 吞吐量(throughput):在发送端和接收端之间传送比特的速率。

瞬时吞吐量:在某一特定时刻传送文件的速率。
平均吞吐量:在一段时间内传送文件的速率。
是瓶颈链路(bottleneck link)的传输速率。min{Ri}。

  • 网络的拓扑结构:网络的物理连接方式

这里是引用
1.总线
优点:结构简单、连网方便、易于扩充、成本低。用于局域网。
缺点:传输距离有限,实时性较差。
2.树型
优点:易于扩展。
缺点:对“根”的依赖性大。
3.星型
优点:结构简单、连网方便、成本低。用于局域网。
缺点:可靠性差。
4. 环形
优点:结构简单、路径选择方便。用于局域网。
缺点:可靠性差、管理复杂。
5.网状/分布式
优点:可靠性高。用于广域网。
缺点:网络控制和软件比较复杂。
在这里插入图片描述

  • LAN局域网(Local Area Network):几米~10km
  • MAN城域网(Metropolitan Area Network):10~100km,一个MAN连接多个LAN
  • WAN广域网(Wide Area Network):几百~几千公里。
  • ISO国际标准化组织(International Standard Organization )。
  • OSI开放系统互连模型(Open System Interconnection Reference Model)是国际标准化组织(ISO)在1981年提出的网络分层结构,是从一个很高的层次上对网络系统进行的描述。
  • 7层ISO OSI参考模型

-
在这里插入图片描述

  • 分层(layer)

特点:
1.每层功能独立。
2.每两个相邻层之间有一逻辑接口(SAP服务访问点(service Access Point)),可交换信息。
3.上一层建立在下一层基础上:上一层可调用下一层的服务,下一层为上一层提供服务

  • 五层因特网协议栈(protocol stack)

应用层:提供各种网络应用。传输应用报文。FTP、 SMTP、 HTTP
运输层:为两个主机的应用程序之间提供报文传输服务。传输报文段。TCP、 UDP
网络层:主机和主机之间传输网络层分组(数据报)。IP协议、 选路协议
链路层: 在相邻节点之间传输数据(帧 )。PPP、以太网
物理层:在节点之间传输比特流。传输媒体
路由器实现最下面三层。
链路层交换机实现最下面两层。
主机实现全部五层。

  • DNS域名系统(Domain Name System):它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便地访问互联网。
  • IP网际互连协议(Internet Protocol):是TCP/IP体系中的网络层协议。

本文链接: http://www.dtmao.cc/news_show_600378.shtml

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