学习笔记,包含以下内容:

  • 网络、互联网(互连网)和因特网
  • 三种交换方式
  • 计算机网络的性能指标

网络、互联网(互联网)和因特网

网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些节点的链路(Link)组成。

多个网络还可以通过路由器互连起来,这样就构成了一个覆盖范围更大的网络,即互联网(或互连网)。因此,互连网是“网络中的网络(Network of Network)”

因特网(Internet)是世界上最大的互联网络(用户数以亿计,互连的网络数以百万计)

Internet与internet的区别

internet(互联网或互连网)是一个通用名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。

Internet(因特网)则是一个专用名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,其前身是美国的ARPANET。

名词解释

ISP:因特网服务提供者

因特网的组成

① 边缘部分:由所有连接在因特网上的主机组成。

② 核心部分:由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。

电路交换、分组交换和报文交换

电路交换

电话交换机接通电话线的方式称为电路交换。

从通信资源的分配角度来看,交换(Switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换的三个步骤:

  1. 建立连接(分配通信资源)
  2. 通话(一直占用通信资源)
  3. 释放连接(归还通信资源)

当使用电路交换来传送计算机数据时,其线路的传输效率往往很低。

分组交换

image-20200717165117099

三种交换方式的对比

image-20200717165207537

计算机网络的性能指标

速率

image-20200717165735699

计算题:有一个待发送的数据块,大小为100MB,网卡的发送速率为100Mbps,则网卡发送完该数据块需要多长时间?

$$\frac{100MB}{100Mb/s} = \frac{MB}{Mb/s} = \frac{2^{20}·8 b }{10^{6}b/s} ≈ 8.4s$$

带宽

image-20200717171145414

一条通信线路的“频带宽度”越宽,其所传输数据的“最高数据率”也越高。

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。

吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。

吞吐量受网络的带宽额定速率的限制。

时延

发送时延 : $$ \frac{分组长度(b)}{发送速率(b/s)} $$ ,与网卡的发送速率、信道带宽、接口速率都有关。

传播时延: $$ \frac{信道长度(m)}{电磁波传播速率(m/s)} $$

处理时延: 路由器接收数据后,对数据进行存储转发所消耗的时间。

计算题: 数据块长度为100MB,信道带宽为1 Mb/s,传送距离为1000 km,计算发送时延传播时延

$$ 发送时延 = \frac{分组长度(b)}{发送速率(b/s)} = \frac{100 × 2^{20} × 8(b)}{10^6(b/s)} = 838.8608s $$

$$ 传播时延 = \frac{信道长度(m)}{电磁波传播速率(m/s)} = \frac{1000 × 10^3(m)}{2 × 10^8(m/s)} = 0.005s $$

时延带宽积

$$ 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽 $$

往返时间

在很多情况下,因特网上的信息不仅仅单方向传输,而是双向交互。因此,往返时间RTT(Round-Trip Time)也是一个重要指标。

利用率

信道利用率 : 用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。

网络利用率 : 全网络的信道利用率的加权平均。

根据排队论,当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也会迅速增加。因此,信道的利用率并非越高越好。

如果令$$ D_0 $$ 表示网络空闲时的时延,D表示网络当前的时延,那么在适当的假定条件下,可以用下面的简单公式来表示D、$$ D_0 $$ 和利用率U之间的关系:

$$ D = \frac{D_0}{1 - U} $$

  • 当网络的利用率达到 50% 的时候,时延就要加倍。
  • 当网络的利用率超过 50% 的时候,时延急剧增大。
  • 当网络的利用率接近 100% 的时候,时延就趋近于无穷大。
  • 因此,一些拥有较大主干网的ISP通常会控制他们的信道利用率不超过 50% 。如果超过了,就要准备扩容,增大线路的带宽。
  • 也不能使信道利用率太低,这会使宝贵的通信资源被白白浪费。应该使用一些机制,可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量,使网络利用率保持在一个合理的范围内。

丢包率

丢包率即分组丢失率,是指在一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。

丢包率具体可分为接口丢失率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等。

丢包率是网络运维人员非常关心的一个网络性能指标,但对于普通用户来说往往并不关心这个指标,因为他们通常意识不到网络丢包。

分组丢失主要有两种情况:

  • 分组在传输过程中出现误码,被结点丢弃
  • 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃,在通信量较大时就可能造成网络拥塞。

丢包率反映了网络的拥塞情况:

  • 无拥塞时路径丢包率为0
  • 轻度拥塞时路径丢包率为1% ~ 4%
  • 严重拥塞时路径丢包率为5% ~ 15%

评论



2019-2020 覃浩的博客 鄂ICP备19020398号-4 正在载入...