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第一章 計算機網路和因特網

名詞:

1.分組:為了從源端系統向目的端系統傳送一個報文,源將長報文劃分為較小的資料塊,稱之為分組。

2.封裝:在傳輸分組資料的過程中,某一層接收到來自上一層的資訊,將會加上該層的首部資訊。

3.儲存轉發傳輸:指在交換機能夠開始向輸出鏈路傳輸該分組的第一個位元前,必須接收到整個分組。

1.3 網路核心

分組交換

在通訊過程中,通訊雙方以分組為單位、使用儲存-轉發機制實現資料互動的通訊方式,被稱為分組交換。分組交換也稱為包交換,它將使用者通訊的資料劃分成多個更小的等長資料段,在每個資料段的前面加上必要的控制資訊作為資料段的首部,每個帶有首部的資料段就構成了一個分組。首部指明瞭該分組傳送的地址,當交換機收到分組之後,將根據首部中的地址資訊將分組轉發到目的地,這個過程就是分組交換。
在源和目的之間,每個分組都通過通訊鏈路和分組交換機(路由器和鏈路層交換機)傳送。分組以等於該鏈路最大傳輸速率的速度通過通訊鏈路。
優缺點:


優點:
1)分組交換不須要為通訊雙方預先建立一條專用的通訊線路。不存在連線建立時延,使用者可隨時傳送分組。
2)因為採用儲存轉發方式,加之交換節點具有路徑選擇。當某條傳輸線路故障時可選擇其它傳輸線路。提高了傳輸的可靠性。
3)通訊雙方不是固定的佔有一條通訊線路,而是在不同的時間一段一段地部分佔有這條物理通路,因而大大提高了通訊線路的利用率。
4)加速了資料在網路中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,能夠使後一個分組的儲存操作與前一個分組的轉發操作並行。這樣的流水線式傳輸方式降低了傳輸時間。
5)分組長度固定,對應的緩衝區的大小也固定,所以簡化了交換節點中儲存器的管理。
6)分組較短。出錯機率降低,每次重發的資料量也降低,不僅提高了可靠性,也降低了時延。
缺點:

1)因為資料進入交換節點後要經歷儲存轉發這一過程,從而引起的轉發時延(包含接受分組、檢驗正確性、排隊、傳送時間等),並且網路的通訊量越大,造成的時延就越大。實時性較差。
2)分組交換僅僅適用於數字訊號。
3)分組交換可能出現失序,丟失或反覆分組。分組到達目的節點時,對分組按編號進行排序等工作,比較麻煩。

電路交換

在電路交換的網路中,在端系統間通訊會話期間,預留了端系統間通訊沿路徑所需的資源。
電路交換網路中的複用:FDM和TDM。在迴圈的TDM幀中每條電路被分配相同的專用時隙。對於TDM,一條電路的傳輸速率等於幀速率乘以一個時隙中的位元數量。
優缺點:
分為三個階段:
(1)建立連線 (2)通訊 (3)釋放連線
優點


1)因為通訊線路為通訊雙方使用者專用,資料直達,所以資料傳輸的時延非常小。
2)通訊兩方之間的物理通路一旦建立,兩方能夠隨時通訊,實時性強。
3)兩方通訊時按傳送順序傳送資料,不存在失序問題。
4)電路交換既適用於傳輸模擬訊號,也適用於傳輸數字訊號。
5)電路交換的交換裝置及控制均比較簡單。
缺點:
1)電路交換平均連線建立時間對計算機通訊來說較長。
2)電路交換建立連線後,物理通路被通訊兩方獨佔,即使通訊線路空暇,也不能供其它使用者使用,因而通道利用率低。
3)電路交換時,資料直達,不同型別,不同規格,不同速率的終端非常難相互進行通訊,也難以在通訊過程中進行差錯控制。

1.4分組交換網中的時延、丟包和吞吐量

分組交換網中的時延可分為:結點處理時延、排隊時延、傳輸時延和傳播時延,這些時延總體累加起來就是結點總時延。

傳播時延和傳輸時延的比較:

傳輸時延是路由器將分組推出所需要的時間,它是分組長度和鏈路傳輸速率的函式,
而與兩臺路由器之間的距離無關。

傳播時延是一個位元從一臺路由器到另一臺路由器傳播所需要的時間,它是兩臺路由器
之間距離的函式,而與分組長度或鏈路傳輸速率無關。

丟包是指當分組到達一個結點時,發現結點的接收佇列已滿,從而將該分組丟棄的現象。一個結點的效能常常不僅根據時延來度量,而且根據分組丟失的概率來度量。
吞吐量是指一個主機接受到某個檔案的速率,通常用平均吞吐量來衡量一個網路的效能。一個檔案由伺服器傳輸到客戶端的吞吐量由其瓶頸鍊路決定。

1.5協議層次及其服務模型

應用層:應用層協議分佈在多個端系統上,一個端系統中的應用程式使用協議與另一個端系統中的應用程式交換資訊的分組。位於應用層的資訊分組稱為報文(message)。
運輸層:運輸層在應用程式之間傳送應用層報文。傳輸層分組稱為報文段(segment)。
網路層:網路層負責將稱為資料報(datagram)的網路層分組從一臺主機移動到另一臺主機。
鏈路層:鏈路層通過源和目的地之間的一系列路由器路由資料報。鏈路層分組稱為幀(frame)。
物理層:將幀中的一個個位元(bit)從一個結點移動到另一個結點。

1.6面對攻擊的網路

DoS攻擊(拒絕服務攻擊),包括弱點攻擊,頻寬洪泛和連線洪泛。目前分散式DoS更常見。

參考:《計算機網路自頂向下方法》第六版