计算机网络 1：引入

数据交换的类型

数据交换有电路交换（circuit switch）、报文交换（message switch）和分组交换（packet switch）三种类型。

电路交换

一种独占资源的交换方式。在各交换机之间建立实际存在的电路连接以完成交换。分为三个阶段：

• 建立连接（呼叫 / 电路建立）

• 通信

• 释放连接（拆除电路）

通过频分复用（FDM）和时分复用（TDM）进行多路复用。

报文交换和分组交换

以完整报文，或由报文拆分得到的小分组为单位进行接力式的传输，采用「存储-转发」方式。假设路由器有 \(n\) 个，即跳步数 \(h=n+1\)。

对于报文交换，假设报文长度为 \(M\) 比特，链路带宽为 \(R\,\mathrm{bit}/\mathrm{s}\)，完成整个报文的传输用时为 \(\dfrac{hM}{R}\)。

对于分组交换，假设报文长度为 \(M\) 比特，分组长度为 \(L\) 比特，链路带宽为 \(R\,\mathrm{bit}/\mathrm{s}\)，完成整个报文传输用时为 \(\dfrac{M}{R}+\dfrac{nL}{R}\)。

A--[ ]--[ ]--[ ]--B  T=0
A--[=]--[ ]--[ ]--B  T=L/R
A--[=]--[=]--[ ]--B  T=2L/R
A--[=]--[=]--[=]--B  T=3L/R=M/R
A--[ ]--[=]--[=]--B  T=M/R+L/R
A--[ ]--[ ]--[=]--B  T=M/R+2L/R
A--[ ]--[ ]--[ ]--B  T=M/R+3L/R

延迟的计算

引入四种分组延迟，一个分组经过一个节点的完整延迟是这四种延迟之和。

• 结点处理延迟：路由器进行差错检测、路由时引入的延迟。

• 排队延迟：等待输出链路可用的时间。

• 传输延迟（transmission delay）：路由器将一个分组发出去使用的时间（收费站放行一辆车需要的时间）。等于 \(L/R\)。

• 传播延迟（propagation delay）：信号在物理链路上传播需要的时间。等于 \(d/s\)，其中 \(d\) 是物理链路长度，\(s\) 是信号的传播速度。

引入往返时间 RTT：发送方完成数据到发送方开始接收到 ACK 所需要的时间。信道的利用率

\[U=\dfrac{t_\mathrm{PKT}}{t_\mathrm{PKT}+RTT+t_\mathrm{ACK}}\]

计算机网络的体系结构

计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。

• 一种抽象的分层结构，从功能上描述网络的结构。

• 优势：

  • 结构清晰，有利于识别复杂系统的部件及其关系。

  • 易于系统更新、维护。

  • 有利于标准化。

OSI 模型（7 层模型）

理论成功，市场失败——

TCP / IP 模型（4 层模型）

5 层参考模型