计算机网络自顶向下学习笔记（计算机网络和因特网二）

1.3 网络核心

通过网络链路和交换机移动数据的方法：

a. 电路交换

沿着端系统通信路径，为端系统之间通信所提供的资源（缓存、链路传输速率）在通信会话期间会被预留。就像打电话时，拨通之前会在主叫和被叫之间建立一条通信链路，而不会被其他通信干扰。

电路交换网络中多路复用的方式有频分多路复用（Frequency-Division Multiplexing, FDM）和时分多路复用（Time-Division Multiplexing,TDM）。

频分多路复用：链路的频谱由跨越链路创建的所有连接所共享。特别是，该链路在连接期间为每条连接专用一个频段。
时分多路频段：时间被划分为固定区间的帧，并且每帧又被划分为固定数量的时隙。当网络跨越一条链路创建一条连接时，该网络在每个帧中为该连接指定一个时隙。这些时隙专门由该连接单独使用，一个时隙可用于传输该连接（在每个帧内）的数据。

b.分组交换

在分组交换网络中，端系统之间通信所提供的资源不被预留。如果因为其他分组需要同时经过某链路发送，使该链路之一变得拥塞，则分组将不得不在传输链路的发送侧的缓存中等待，从而形成时延。

各种应用程序在完成其任务时要交换报文，报文能够包含协议设计者需要的任何东西（可以执行一种控制功能，或能够包含数据）。

源主机将长报文划分为较小的数据块，并称之为分组。

多数分组交换机在链路的输入端使用存储转发传输机制，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。

每个分组交换机有多条链路与之相连，对于每条相连的链路，分组交换机具有一个输出缓存（也叫输出队列），用于存储路由器准备发往那条链路的分组。如果到达的分组需要跨越链路传输，但该链路正忙于传输其他分组，该到达分组必须在输出缓存中等待。故除了存储转发时延，分组还要承受输出缓存的排队时延。这些时延的变化程度取决于网络中的拥塞水平。当缓存被等待传输的分组完全充满后，将出现分组丢失或丢包，可能是到达的分组也可能是已经排队的分组之一被丢弃。

优点：

提供了比电路交换更好的带宽共享；比电路交换更简单、更有效，实现成本更低

缺点：

分组交换因端到端时延是变动的且不可预测的，故不适合实时服务；

分组是如何通过分组交换网形成通路的？

每台路由器具有一个转发表，用于将目的地址映射到输出链路；

每个分组的首部都包含了目的地址；

当分组到达网络中的一台路由器时，该路由器检查分组的目的地址，并用这个目的地址搜索转发表，以找到合适的输出链路，并向相邻路由器转发该分组。

1.4 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

分组从一个节点沿着这条路径到后继节点时，该分组经历了不同类型的时延：节点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延等，这些时延累加起来是节点总时延。

排队时延是分组在队列中，在链路上等待传输的时间。

传输时延是路由器将分组推出所需要的时间，它是分组长度和链路传输速率的函数，而与两台路由器之间的距离无关。

传播时延是一个比特从一台路由器向另一台路由器传播所需要的时间，它是两台路由器之间距离的函数，但与分组的长度或链路的传输速率无关。

令a表示分组到达队列的平均速率（a的单位是每秒分组，即pkt/s），R是传输速率（比特从队列中推出的速率，以bps为单位），所有分组都是由L比特组成，比特到达队列的平均速率是La bps，比率La/R被称为流量强度。