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网络结构组成
1.网络边缘
1.1使用基础设施的面向连接的可靠服务（TCP）
1.2使用基础设施的无连接的不可靠服务（UDP）
2.网络核心
2.1电路交换（线路交换）
2.2分组交换
排队延迟和丢失
2.3网络核心的关键功能
2.4统计多路复用
2.5分组交换分类
1.数据报网络（无连接）
2.虚电路网络（有连接）
3.接入网和物理媒体
3.1有线接入网络
1.住宅接入（modem）（已经被淘汰）
2.接入网（DSL：digital subscriber line）
3.接入网：线缆网络
4.住宅接入：电缆模式
3.2无线接入网络
3.3物理媒体
网络结构组成
1.网络边缘
- 端系统（主机）
- 运行的应用程序
- 如Web、Email
- 在“网络的边缘”
- 客户/服务器模式（CS）
- 客户端向服务器请求 、接受服务
- 主从模式，服务器为主，客户端为从，可扩展性差
- 如Web浏览器/服务器；Email客户端/服务器
- 对等模式（peer - peer）模式（P2P）
- 很少（甚至没有）服务器
- 可扩展性强，每一个节点既是客户端也是服务器
- 如Gnutella、KazaA、Emule、迅雷（我从一个迅雷客户端下载文件的第一个片段，从另一个客户端下载文件的第二个片段，在另一个客户端下载文件的第三个片段，可以获得带宽（传输速率）的聚集。而我自己我向外提供拥有片段的服务。）
1.1使用基础设施的面向连接的可靠服务（TCP）
目标：在端系统之间传输数据
- 握手：在数据传输之前做好准备
- 人类通信中：你好、你好
- 两个通信主机之间为连接建立状态
TCP服务的特性（Transmission Control Protocol：传输控制协议）：
- 可靠的、按顺序地传输数据
- 确认和重传
- 流量控制
- 发送方不会淹没接收方
- 拥塞控制
- 当网络拥塞时，发送方降低发送速率
保证：不出错、不失序、不丢失、不重复。
1.2使用基础设施的无连接的不可靠服务（UDP）
目标：在端系统之间传输数据
UDP服务的特性（User Datagram protocol：用户数据报协议）：
- 无连接
- 不可靠数据传输
- 无流量控制
- 无拥塞控制
使用TCP的应用：
- HTTP（Web）、FTP（文件传输）、Telnet（远程登录）、SMTP（Email）
使用UDP的应用：
- 流媒体、远程会议、DNS、Internet电话
面向连接与有连接的区别：
- 面向连接：两个端系统以及端系统下的TCP实体都知道通信的状态，但是网络中的节点不知道
- 有连接：两个端系统以及端系统下的TCP实体都知道通信的状态，同时网络中的节点也知道
- 无连接：端系统和网络都不知道通信状态
2.网络核心
数据通过网络实现数据交换的方式：
- 电路交换：为每个呼叫预留一条专有电路，如：电话网络
- 分组交换
- 分组：将要发送的数据分成一个一个单位
- 将分组从一个路由器传到相邻的路由器，一段段最终从源端传送到目标端
- 每段：采用链路的最大传输能力（带宽）
2.1电路交换（线路交换）
为呼叫预留端到端资源
- 链路带宽、交换能力
- 专用资源：不共享
- 要求性能
- 要求建立呼叫连接
网络资源（如带宽）被分成片：
- 为呼叫分配片
- 如果某个呼叫没有数据，则其资源片处于空闲状态（不共享）
带宽的分片方式：频分（FDM）、时分（TDM）、波分（WDM）
案例：在一个电路交换网络上，从A主机到B主机发送一个640000bit的文件需要多长时间？
- 所有的链路速率为1.536Mbps
- 每条链路使用间隙为24的TDM
- 建立端到端的电路需要500ms
1.536Mbps / 24 = 64kbs
640000 bit = 640kbit
640kbit / 64kbs = 10s
500ms + 10s = 10.5s
所以需要10.5秒 + 传播延迟电路交换不适用于计算机之间的通信
- 连接建立时间长
- 计算机之间的通信具有突发性，如果使用电路交换，则浪费的片段较多
- 即使这个呼叫没有数据交换，其所占据的片也不能被别的呼叫使用
- 可靠性不高
2.2分组交换
以分组为单位存储-转发方式
- 网络带宽资源不再分为一个一个片，传输时使用全部的带宽
- 主机之间传输的数据被分为一个一个分组
资源共享，按需使用
- 存储-转发：分组每次移动一跳
- 在转发之前，节点必须收到整个分组并把分组完全存储
- 延迟比电路交换要大
- 排队时间（前面可能存在其他分组任务）
在一个速率为R bps的链路，一个长度为L bit的分组转发延迟为：L/R s。
例如：L = 7.5 Mbps，R = 1.5 Mbit，三次转发的延迟为：15秒。
排队延迟和丢失
如果到达速率大于链路的传输速率：
- 分组将会排队，等待传输
- 如果路由器的缓存用完了，分组将会被抛弃
2.3网络核心的关键功能
关键功能：路由和转发
路由：决定分组采用的源到目标的路径
- 路由算法
转发：将分组从路由器输入链路转移到输出链路
2.4统计多路复用
A&B时分复用链路资源
A&B分组没有固定的模式 -> 统计多路复用（特殊的时分复用）
分组交换允许更多的用户使用网络！
例如：一个1Mbps的链路，每个用户活动的时候传输速率为100kb/s，每个用户有10%的概率是活动的。
- 使用电路交换
- 最多支持10个用户（超过了带宽）
- 使用分组交换
- 假设支持35个用户
- 大于十个用户的概率为0.4%，所以35个用户有%99.6的概率不会出错
2.5分组交换分类
分组交换更适用于突发性数据传输（资源共享，不用建立呼叫）。
过度使用分组交换会造成网络拥塞：分组延时和丢失
- 例如：一万个用户使用分组交换
- 对可靠的数据传输需要协议来约束：拥塞控制
1.数据报网络（无连接）
- 分组的目标地址决定下一跳
- 在不同的阶段，路由可以改变
- 类似于：问路
- 例如：Internet
数据报网络工作原理
在通信之前，无需建立连接，有数据就有传输
每一个分组都独立路由（路径不一样，可能会失序）
路由器根据分组的目标地址进行路由
2.虚电路网络（有连接）
- 每个分组都带标签（虚电路标识VCID），标签决定下一跳
- 在呼叫建立时决定路径，在整个呼叫中路径保持不变
- 路由器维持着每个呼叫的状态信息
- 例如：X.25和ATM
虚电路网络工作原理
3.接入网和物理媒体
3.1有线接入网络
1.住宅接入（modem）（已经被淘汰）
将上网数据调制加载到音频信号上，在电话线上进行传输，在局端将其中的数据解调出来；反之亦然。
- 调频
- 调幅
- 调相位
- 综合调制
拨号调制解调器
- 56kbs的速率直接接入路由器（通常更低）
- 不能同时上网和打电话，不能总是在线
2.接入网（DSL：digital subscriber line）
采用现存的到交换局DSLAM的电话线
- DSL线路上的数据被传到互联网
- DSL线路上的语音被传到电话网
< 2.5 Mbps上行传输速率(typically < 1 Mbps)
< 24 Mbps下行传输速率(typically < 10 Mbps)
依然是使用调制和解调的方式，可以同时上网和打电话。
3.接入网：线缆网络
有线电视信号线缆双向改造
FDM：在不同频段传输不同信道的数据，数字电视和上网数据（上下行）
HFC：hybrid fiber coax
- 非对称：最高30Mbps的下行传输速度，2Mbps的上行传输速度。
线缆和光纤网络将每个家庭接入到ISP路由器。
各用户共享到线缆头端的接入网络
- 与DSL不同，DSL每个用户一个专用线路到CO（central office）
4.住宅接入：电缆模式
3.2无线接入网络
各无线端系统共享无线接入网络（端系统到无线路由器）
- 通过基站或者叫接入点
分类：
- 无线LANs
- 广域无线接入
3.3物理媒体
Bit: 在发送-接收对间传播
物理链路：
- 连接每个发送-接收对之间的物理媒体
导引型媒体:
- 信号沿着固体媒介被导引：同轴电缆、光纤、 双绞线
非导引型媒体：
- 开放的空间传输电磁波或者光信号，在电磁或者光信号中承载数字数据
双绞线 (TP)
- 两根绝缘铜导线拧合
- 5类：100Mbps 以太网，Gbps千兆位以太网
- 6类：10Gbps万兆以太网
同轴电缆：
- 两根同轴的铜导线
- 双向
- 基带电缆：
- 电缆上一个单个信道
- Ethernet
- 宽带电缆：
- 电缆上有多个信道
- HFC
光纤和光缆：
- 光脉冲，每个脉冲表示一个bit，在玻璃纤维中传输
- 高速：
- 点到点的高速传输（如10Gbps-100Gbps传输速率 ）
- 低误码率：在两个中继器之间可以有很长的距离，不受电磁噪声的干扰
- 安全
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