計算機網絡初探
計算機網絡是通信技術和計算機技術結合的產物。計算機網絡是一種通信網絡,是互連的(互聯互通)、自治的(無主從關係)計算機集合。
協議
硬件(主機、路由器、通信鏈路等)是計算機網絡的基礎,同時計算機網絡中的數據交換必須遵循一些規則(硬件+協議)。這就很類似交通系統不僅需要車輛和道路這些基礎設施(計算機網絡中的硬件),同時需要很多交通規則來保障系統良好運行(計算機網絡中的協議)。
數據交換
電路交換
報文交換
分組交換
一例對比分組交換和報文交換
報文交換交付時間是:7.5Mbits / 1.5Mbits * 3 = 15秒。
分組交換交付時間是5.002秒,如下圖分析。
之所以分組交換更快,就是因爲拆分成比較小的分組後,很多分組是並行地在路中傳輸!報文是串行的!還有一點,報文傳輸對路由器緩存要求大,本例中的路由器緩存最小是7.5Mbits,而分組傳輸方式的話,路由器緩存只需1500bits!
分組交換報文交付時間
一道考研真題
對比分組交換和電路交換
但分組交換並不是絕對優於電路交換的!分組交換適用於突發數據(如一個普通用戶只是偶爾發個郵件/傳輸個文件,很多時候都不使用網絡了)傳輸網絡,無需呼叫連接等,簡單且資源共享率高(Internet使用的就是分組交換方式)。分組交換中,沒有提前建立連接,有可能大批用戶往網絡中發送大量數據,超出了網絡傳輸能力,擁塞,數據分組在路由器排隊等待,可能數據丟失。電話網絡使用電路交換,網絡傳輸的數據不是突發數據,是一直保持實時對話的!
計算機網絡性能
速率
速率=數據率(data rate)=數據傳輸速率=比特率(bit rate),單位時間(秒)傳輸信息(比特)量(單位有bps、kb/s、Mb/s、Gb/s, k=1000 、M=10^6
、G=10^9
)。通常所說的速率是最大速率。
帶寬
“帶寬”(bandwidth)原本指信號具有的頻帶寬度,即最高頻率與最低頻率之差,單位是赫茲(Hz)。網絡的“帶寬”是數字信道所能傳送的“最高數據率”,單位:bps。
延遲/時延(delay/latency)
延遲 = 排隊延遲 + 節點處理延遲 + 傳輸延遲 + 傳播延遲
假設分組長度爲L(bits),分組平均到達路由器的速率是V(每秒來多少個分組),帶寬是R(bps),那麼L*V表示每秒來到路由器的比特數,而帶寬指的是每秒容納的最大比特數!所以LV/R接近0,平均排隊延遲小;LV/R接近1,平均排隊延遲大;LV/R大於1,超出服務能力,平均排隊延遲無限大(數據突發性)。
時延帶寬積
時延帶寬積 = 傳播時延 * 帶寬。代表物理鏈路上能容納的比特數。
丟包
吞吐量
吞吐量表示在發送端與接收端之間傳送數據速率 (b/s)。
OSI參考模型
開放系統互連 (OSI)參考模型是由國際標準化組織 (ISO) 於1984年提出的分層網絡體系結構模型,目的是支持異構網絡系統的互聯互通。OSI參考模型是理解網絡通信的最佳學習工具(理論模型),理論成功,市場失敗。
TCP/IP參考模型
OSI參考模型是先有理論模型,再指導實踐,但實踐失敗。而TCP/IP參考模型是在實踐之後總結出來的!