因特网
因特网是一个世界范围的计算机网络。
因特网的构成
所有接入网络的设备称为主机或端系统,端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起,并通过因特网服务供应商(ISP) 接入因特网,ISP也相互连接,互联着的因特网各部件之间信息的接收和发送由协议进行控制。
———————————————————————————————————————————
网络边缘
端系统
端系统也称为主机,主要被划分为两类:
- 客户端
- 服务器
因特网是为应用程序提供服务的基础设施,而端系统正是应用程序运行的地方,涉及多个相互交换数据的端系统的应用程序被称为分布式应用程序。
通信链路
通信链路由不同的物理媒体组成,物理媒体主要分为两种类型:
引导型媒体,通过电波沿着固态前行来传输数据,如:
- 铜线
- 同轴电缆
- 光纤
非引导型媒体,通过电波在空气或外层空间中传播来传输数据,如:
- 无线电频谱
不同链路有着不同的传输速率,单位为bit/s或bps。
分组交换机
一台主机向另一台主机发送数据时,发送端将数据分段并在每段加上首部字节,称为分组,分组在网络中由分组交换机进行接收,并发送到目标主机,最终被装配成初始数据。
分组交换机主要有两种类型:
- 链路层交换机
- 路由器
链路层交换机通常用于接入网络,路由器通常用于网络核心。一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为路径。
因特网服务提供商
每个ISP就是一个由多台分组交换和多段通信线路组成的网络,为端系统提供各种不同类型的网络接入,并且ISP也彼此互联,较低层ISP通过较高层的ISP互联起来。
协议
协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序,以及报文发送和接收或其他事件所采取的动作。
TCP/IP是因特网中最重要的两个协议,其中TCP协议用于提供数据的可靠传输,IP协议定义了在端系统和路由器之间发送和接收的分组格式。
套接字接口
套接字接口是一套发送程序必须遵循的规则集合,规定了运行在端系统上的应用程序之间请求因特网交付数据的方式。
———————————————————————————————————————————
接入网
将端系统物理连接到其边缘路由器的网络,边缘路由器指端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器。
数字用户线(DSL)接入
住户从本地的电话公司获得DSL因特网接入,每个用户的DSL调制解调器(将数字信号转为模拟信号)使用电话线(双绞铜线) 与电话公司的数字用户线接入复用器(DSLAM) 交换数据。
电缆接入
利用现有的有线电视基础设施接入。住宅中的电缆调制解调器通过一个以太网端口连接到家庭PC,可将模拟信号转为数字信号,通过同轴电缆输送到电缆头端,再通过光缆输送到地区枢纽,因此该系统也称为混合光纤同轴电缆系统。
被动光纤网络(PON)
光纤从本地电话公司的光纤线路端接器(OLT) 连接到一些住宅附近的一个分配器,该分配器将一些家庭的光纤网络通过每个家庭专门的光纤集结到一根共享的光纤,每个家庭都具有一个光纤网络端接器(ONT) 与分配器相连接,所有从OLT发送到分配器的分组再分配器处复制。
以太网
用户使用双绞铜线与一台以太网交换机相连,以太网交换机再与更大的网络相连。
无线局域网(LAN)
用户从一个接入点发送或接收到分组,该接入点与企业网相连接(可能使用有线以太网),企业网再与有线因特网相连。
———————————————————————————————————————————
网络核心
存储转发传输时延(分组交换)
交换机在能够开始向链路传输该分组的第一个比特之前必须接收到整个分组,这个过程分组需要承受存储转发时延。
处理时延(分组交换)
检查分组首部、决定将分组导向何处、检查比特级别的差错等所需要的时间。
排队时延和分组丢失(分组交换)
每条链路上的分组交换机具有一个输出缓存,也叫输出队列,如果分组需要传输时该链路正忙于传输其他分组,那么分组必须在输出缓存中等待,这个过程分组需要承受排队时延。如果分组到达时缓存已满,交换机将丢弃该分组,称为分组丢失,也称为丢包。
传输时延(分组交换)
分组交换机将所有分组的比特推向链路所需要的时间。
传播时延(分组交换)
比特被推向链路之后,从链路的起点到终点传播所需要的时间。
路由选择协议(分组交换)
源主机向目标主机发送分组时,会在分组的首部包含目标主机的IP地址,当分组到达路由器时检查该分组的目标地址,并向另一台相邻路由器转发该分组,每台路由器具有一个转发表,用于将目标地址映射为输出链路,路由器选择分组在网络中所走的路径的过程由路由选择协议所控制。
流量强度(分组交换)
比特到达队列的平均速率La与比特传输速率R之间的比率La/R称为流量强度,设计系统时要求流量强度不能大于1。
吞吐量(分组交换)
单位时间内网络中传输的比特量称为吞吐量,单位bps,取决于链路的传输速率。
电路交换
两台主机要通信时,网络在两台主机之间创建一条专用的端到端连接,称为一条电路,电路能够让发送方以确保的恒定速率向接收方传送数据。电路可通过频分复用(FDM) 或时分复用(TDM) 实现复用。