第 1 章-计算机网络体系结构
计算机网络概述
什么是计算机网络?
端系统(PC、手机、平板等等)通过通信链路(网线)和分组交换机(路由器、交换机等)相互连接,按照一定的协议,发送分组(数据包)实现的通信网络。
生活中,我们的网络由不同的因特网服务提供商(ISP)负责管理,如中国移动、中国联通、中国电信等。要想联网,我们需要通过 ISP 接入网络。
计算机网络中的端系统,对网络中的其他节点提供应用程序编程接口(API),可以实现很多分布式网络应用程序。很多 Web 应用都使用了(客户机/服务器)C/S 架构,客户机请求一个页面实际上就是调用了服务器的 API。
协议
协议是为了方便端系统之间互相理解,互相通信的一套通信范式,包括数据报文的格式、次序,面对不同的报文该做出什么应答等等。
数据交换方式
分组交换
信息源将要发送的数据切成一小段一小段发送到计算机网络上,小段的叫分组。发送的路径上经过的分组交换机使用的是 存储转发机制 ,这个过程损耗的时间称为 处理时延 ;
数据在物理通信线路上传播也会产生时延,这叫做传播时延;
一个分组交换机一般不会连接一条输入或输出线路,所以往往有多个源的分组出现在交换机中,分组在输出队列中等待传输的时延叫做 排队时延;
线路繁忙时,分组交换机的输出缓冲队列溢出了,多了的分组将会被丢弃,这叫 分组丢失(丢包) ;
每个路由器都有一张 转发表 ,这张表包含了从 IP 地址到输出链路的映射,分组到达路由器后根据分组内的 IP 地址,查询转发表,得到输出链路。转发表的设置是通过 路由选择协议 自动设置的;
电路交换
通信时,双方建立一条 端到端的连接 ,这条线路是双方专属的,不可供其他人使用。
这种传输方式很稳定,并且没有分组交换的处理在存储转发过程中的处理时延。但同时也损失了网络的可用性(连接使用时,别的用户将无法使用),且要实现广泛的连接建立会浪费大量的资源。
复用技术
复用技术通过各种方式实现在一条线路上的多用户通信,以减少布置网络的资源开销。
- 频分复用 FDM:在同一条线路上,不同用户之间,使用不同的信号频率传输数据,就像将马路划分成一条条车道,不同目的地的车辆驶在不同的车道上;
- 时分复用 TDM:不同用户在自己的时间片内使用同一条线路,就像多个进程在使用 CPU 时,用时间片轮转的方式使用一样;