[计算机网络] —— 网络概述

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网络组成

网络由主机(端系统)、分组交换机、传播介质构成。

网络可划分为核心与边缘(接入网)。

边缘网络通过边缘路由器接入核心网络。

链路层交换机一般位于边缘,实现链路层、物理层;路由器一般位于核心,实现网络层、链路层、物理层。

端系统:PC、工作站、网络服务器、邮件服务器、PDA、游戏终端 ...

分组交换机:路由器、链路层交换机 ...

传播介质:同轴电缆、铜线、光纤、无线电频谱 ...

接入方式

  1. 数字用户线(Digital Subscriber Line, DSL)
    • ISP: 本地电话公司的本地中心局(CO)
    • 线路:电话线(双绞铜线)
      • 高速下行信道:50kHz - 1MHz
      • 中速上行信道:4kHz - 50kHz
      • 普通的双向电话信道:0 - 4kHz
    • 端点:
      • DSL调制解调器:数字数据 -> 高频音
      • 数字用户线接入复用器(DSLAM):模拟信号 -> 数字信号
    • 适用情形:本地中心局5-10英里范围内
  2. 电缆
    • ISP:有线电视公司
    • 线路:混合光纤同轴(Hybrid Fiber Coax, HFC)
      • 光缆:电缆头端(CMTS) -> 地区枢纽
      • 同轴电缆:地区枢纽 -> 各家各户
    • 端点:
      • 电缆调制解调器
      • 电缆调制解调器端接系统(CMTS):模拟信号 -> 数字信号
    • 特征:共享广播媒体
  3. 光纤到户(Fiber To The Home, FTTH)
    • ISP: 本地电话公司的本地中心局(CO)
    • 方案:
      • 主动光纤网络(AON):CO直连HOME
      • 被动光纤网络(PON):增加中间节点
    • 端点:
      • 路由器 + 光纤网络端接器(ONT)
      • 路由器 + 光纤线路端接器(OLT):光信号 -> 电信号
  4. 卫星、拨号
    • 适用情形:无法提供DSL、电缆、FTTH的地方
    • 卫星:卫星调制解调器、卫星天线
    • 拨号:传统电话线,与DSL模式相同
  5. 以太网、WiFi
    • 通过局域网(LAN)与边缘路由器连接
    • LAN技术
      • 有线LAN:以太网
      • 无线LAN:IEEE 802.11(WiFi)
    • 以太网:双绞铜线、以太网交换机
  6. 广域无线接入:3G、LTE、4G
    • ISP:蜂窝网络提供商

网络核心

存储转发传输:先接收所有的分组到交换机队列,接着处理队列中的分组,每处理成功一个分组,转发到输出链路。

分组丢失(丢包):输出队列已满,交换机会丢弃新到的分组。

转发表:将目的地址的一部分映射为输出链路,转发表由路由选择协议自动设置。

电路交换:相比于分组交换,预留了端系统间通信会话期间所需要的资源。电路交换的实现通过频分复用(FDM)或时分复用(TDM)。因特网属于分组交换网络。

分组交换网

处理时延:检查分组首部、转发决议 ...

排队时延:排队时延:输出链路正在传输其他分组。

传输时延:交换机转发的时间,不包括首分组和末分组到达之间的时间。

传播时延:交换机之前传播需要的时间。

吞吐量:瓶颈链路的传输速率,如今因特网吞吐量的限制主要在接入网。

网络协议

应用层(HTTP、SMTP、FTP):应用程序间分组(报文)的格式。

运输层(TCP、UDP):应用程序间传送分组(报文段)的标准。

网络层(IP):主机间传送分组(数据报)的标准。

链路层(DOCSIS):网络元素间传送分组(帧)的标准。

物理层:物理节点间传送比特的标准,不同物理介质有不同的标准。