電腦網路知識整理——基礎

電腦網路知識整理——基礎

電腦網路自頂向下方法筆記

端系統通過通訊鏈路和封包交換機串連到一起。
發送端系統將資料分段，每段加上首部位元組，由此形成的資訊包成為分組。

封包交換機中兩種最著名的類型是：
路由器
鏈路層交換器

端系統通過英特網服務提供者商（Internet Service provider）接入網。就像在中國的電信聯通等。 接入網

即將端系統串連到其邊緣的路由器的物理鏈路。邊緣路由器是端系統到任何其他遠程端系統路徑上的第一台路由器。
網路接入大致可分為三種類型：住宅接入，公司接入，無線接入。
1.住宅接入

指將家庭端系統與邊緣路由器相串連。一種形式是通過普通類比電話線用撥號數據機與住宅ISP相連。
寬頻住宅區接入有兩種常見類型：數位用戶線路（digital subscriber line DSL）和混合光纖銅軸電纜(hybrid fiber-coaxial cable HFC)。

DSL

通過限制使用者與ISP數據機之間的距離，DSL能以高的多的速率傳輸和接受資料，其資料轉送速率通常在兩個方向是不對稱的，ISP路由到家庭的速率比家庭到ISP的路由器高。因為家庭使用者更可能是資訊的消費者。
使用者可用的實際下載和上傳速率是家庭數據機與ISP數據機之間的距離，雙絞線規格，電磁幹擾強度及其他需要考慮的因素的函數。

HFC
與DSL類似，HFC需要特殊的數據機，稱為纜線數據機。將HFC網路劃分為兩個通道，即下行通道和上行通道。下行通道同常分配了更大的頻寬。
它的重要特徵是共用媒體，如果幾個使用者同時經下行通道下載不同的MP3，每個使用者接受MP3的實際速率將大大低於下行速率，而另一方面，如果有很少的活動的使用者在進行WEB衝浪，則這些使用者中的每一個都可以以下行速率的全部速率接受WEB網頁，因為使用者們很少在完全相同的時刻請求網頁。

DSL 的擁護者一針見血的指出，DSL在家庭和ISP之間建立了一條點對點的串連， 因此所有的DSL是專用的而不是共用的。HFC的擁護者則表示，覆蓋範圍合理的HFC網路提供了比DSL更大的頻寬。

2.公司接入

在公司和大學校園，區域網路（LAN）通常被用於串連端使用者與邊緣路由器。乙太網路技術是當前公司網路最為流行的接入技術。使用銅軸電纜或雙絞銅線，將端系統批次串連起來。與HFC類似，乙太網路使用共用媒體。因此端系統共用LAN的傳輸速率。共用乙太網路技術已經向著交換乙太網路技術遷移。交換乙太網路使用星型拓撲是主機直接與一台“交換器“相連，以允許所有主機以LAN的全部速率同時發送和接受。

3.無線接入
兩大無線接入方式。在無線區域網路（wireless LAN）中，無線使用者與位於幾十米半徑內的基站之間傳輸/接受服務。
在廣域無線接入網（wide-area wierless access network）中,分組經用於蜂窩電話的相同無限極處設施進行發送，基站又電信供應商管理，為數萬半徑被的使用者提供無線接入服務。
今天許多家庭將寬頻住宅接入於廉價的無線區域網路技術結合起來，以產生強大的家用網路。 網路核心

通過網路鏈路和交換器移動資料有兩種基本方法：電路交換和封包交換。
在電路交換網路中，沿著端系統通訊路徑，為端系統之間通訊提工的資源在通訊會話期間會被預留。
在封包交換網路中，這些資源則不會被預留，會話的報文按需使用這些資源，浙江到只可能不得不等待接入通訊鏈路。
一個簡單的類比是，兩家餐廳，一家需要續訂，而另一加不需要預定但不保證能安排。對於需要預定的那家餐廳，我們在離開家之前要承受必須打電話預定的麻煩。但當我們到達該餐館時，原則上我們能夠立即與服務員聯絡並點菜。對於不需要預定的那家餐廳，我們沒有預定餐廳的麻煩，但也許不得不先等到有空閑餐桌後才能找服務員點菜。

電路交換網路中，當兩台主機要通訊時，該網路在兩台主機間建立一條專用的端到端的串連。假設每條鏈路具有N條電路，每條鏈路由端到端的串連使用，該連結在串連期間獲得該鏈路頻寬的1/N。

1.電路交換

鏈路中的電路要麼通過頻分多工（Frequency-Division Multiplexing,FDM）實現，要麼通過時分多工（Time-Division Multiplexing,TDM）實現。

對於FDM，鏈路的頻譜由跨越鏈路建立的串連所共用。在該鏈路的串連期間為每條串連專用一個頻段。在電話裡網路中，這個頻段通常具有4KHz。該頻段的寬度稱為頻寬（bandwidth）。

對於TDM鏈路，時間被劃分為固定區間的幀，並且每幀又被劃分為固定數量的時隙。當網路跨越一條鏈路建立一個串連時，該網路在每個幀中為該條串連指定一個時隙。這條時隙專門由該條單獨使用。

封包交換的支援者爭辯說，電路叫魂效率較低，因為在靜默期專用電路空閑。比如，打電話的一個人停止講話，（即沿該連結路徑的鏈路中的頻段或時隙）閒置網路資源不能被其他進行中的串連使用。

2.封包交換

各種應用程式在完成任務時需要交換報文（message）。報文能夠包含協議設計者需要的任何東西。
在現代電腦網路中，源主機將長報文分割為較小的資料區塊，並稱之為分組（packet）。在源和目的地間，這些分組的每個都通過通訊鏈路的封包交換機（packet switch）。

多數封包交換機在鏈路的輸入端使用儲存轉寄傳輸機制。儲存轉寄機制是指在交換能夠開始想輸出鏈路傳輸該分組的第一個位元之前，必須接收到整個分組。因此，儲存轉寄式封包交換機沿著該分組的路徑在每條鏈路的輸入端引入了儲存轉寄時延。

除了儲存轉寄時延以外，分組還要承受輸出緩衝的排隊時延。這些時延是變化的，變化程度取決於網路的擁塞水平。因為緩衝空間是大小有限的，所以一個到達的分組可能發現該緩衝被等待傳輸的分組完全充滿了。在此情況下，將出現分組丟失或丟包。

3.封包交換與電路交換

電路交換的擁護者經常爭辯說，封包交換因其端到端時延是變動的和不可預測的，故不適合實施服務。封包交換的支援者卻爭辯道，它提供了比電路交換更好的寬頻共用，它比電路交換更簡單，更有效，實現成本更低。

封包交換使用按需分配鏈路，鏈路傳輸能力將只在所有的其分組要在鏈路上傳輸的使用者中，逐組的被共用。這樣的按需共用資源有時被稱為資源的統計多工。

封包交換網中時延的類型包括：處理時延，排隊時延，傳輸時延，傳播時延。

1.處理時延：檢查首部和決定將該分組導向何處所需要的時間是處理時延的一部分，也包括其他因素，如檢查位元級差錯所需要的時間。

2.排隊時延：在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，它經受排隊時延。

3.傳輸時延：是將所有分組的位元推向鏈路所需要的時間。

4.傳播時延：一旦一個位元被推向鏈路，該筆特需要向目標路由傳播，則該鏈路的起點到路由器傳播所需要的時間是傳播時延。 使用分組嗅探器