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【计算机网络】网络核心 存储转发 排队时延 分组丢失 转发表 电路交换与分组交换

巧乐兹_d41f 2022-04-21 阅读 26
网络

网络核心

1、分组交换

  • 端系统 之间彼此交换 报文。源将 长报文 划分为较小的数据块,称之为 分组
  • 在源和目的地之间,每个分组都通过 通信链路分组交换机(路由器和链路层交换机) 传送。

1.1 存储转发传输

  • 多数 分组交换机 在链路的输入端使用 存储转发技术 机制。
  • 存储转发传输 是指在 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

1.2 排队时延和分组丢失

  • 每台 分组交换机 有多条链路与之相连。对于每条相连的链路,该 分组交换机 具有一个 输出缓存,用于存储 路由器 准备发往那条链路的分组。
  • 排队时延(queuing delay)
    若发现某链路正忙于传输其他分组,则到达的分组必须在输出缓存中等待,该等待时长称为排队时延。
  • 丢包 (packet loss)
    缓存空间 的大小是有限的,一个到达的 分组 可能发现该 缓存 已被其他等待传输的 分组 完全充满了;在此情况下,将出现 分组丢失(丢包),到达的 分组 或已经排队的 分组 之一将被丢弃。
  • 其实排队时延就好像所有ETC车过高速公路出口一样。

1.3 转发表和路由选择协议

Q:路由器从与它相连的一条通信链路得到分组,然后向与它相连的另一条通信链路转发该分组。路由器怎样决定它应该向哪条链路进行转发呢??

  • 在因特网中,每个 端系统 都具有一个 IP地址 。当源主机要向目的端系统发送一个 分组 时,源在该分组的首部包含了 目的地的IP地址
  • 转发表(forwarding table)
    当一个 分组 到达网络中的 路由器 时,路由器检查该分组的目的地地址的一部分,并向一台相邻的路由器转发该 分组 。而每台路由器都有一个 转发表 ,用于将目的地址(或目的地址的一部分)映射成为 输出链路 。当某分组到达一台路由器时,路由器检查该地址,并用这个目的地址搜索其转发表,找到适当的出链路后,路由器将分组导出向该出链路。
  • 路由选择协议(routing protocol)
    了解了转发表,会提出问题:转发表是如何设置的?答案是 路由选择协议。因特网具有一些特殊的 路由选择协议 ,用于自动地设置这些 转发表 。一个 路由选择协议 可以决定从每台路由器到每个 目的地地最短路径 ,并使用这些最短路径结果来配置路由器中的 转发表

2、电路交换

  • 首先,已知通过网络链路和交换机移动数据有两种基本方法:电路交换分组交换
  • 有一个非常有意思且恰当的例子可以阐明 电路交换(circuit switching) 与 **分组交换(packet switching)**的区别。
    e.g. 有两家餐馆,一家需要顾客预定,而另一家不需要预定。需要预定的餐馆,我们需要承担打电话预定的麻烦,而抵达餐馆后原则上可以立即入座点餐。而不需要预定的餐馆,我们不必麻烦打电话预定,到那时当我们达到餐馆时,也许不得不等待一张桌位空闲后才能入座。需要打电话预定这个就好比 电路交换 方法,而不需要预定的就好比 分组交换 方法。
  • 传统的电话网络就是 电路交换 的例子,在打电话之前,网络必须在发送方和接收方建立一条连接,而且在连接期间需要在该网络链路上预留 恒定的传输速率

2.1 频分复用 与 时分复用

  • 频分复用(FDM Frequency-Division Multiplexing)
    在连接期间链路为每条连接专用一个 频段 ,该频段的宽度成为 带宽
    调频无线电台使用FDM来共享88MHz~108MHz的频谱,其中每个电台被分配一个特定的频段。
  • 时分复用(TDM Time-Division Multiplexing)
    时间被划分为固定的期间的 ,每个 又被划分为固定数量的 时隙
    如果链路每秒传输8000个帧,每个时隙由8个比特组成,则每条电路的传输速率是64Kbps。
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