Я скомпилировал свои предыдущие статьи на Github, приветствую всех в звездахGitHub.com/Next Day Picks/Не голоден…
Если компьютер перенес нас из индустриального века в век информации, то можно сказать, что компьютерная сеть привела нас в век сетей. С непрерывным увеличением числа людей, использующих компьютеры, компьютеры также претерпели ряд изменений: от больших компьютеров общего назначения -> суперкомпьютеры -> миникомпьютеры -> персональные компьютеры -> рабочие станции -> портативные компьютеры -> терминалы для смартфонов, и т.д. продукт процесса. Компьютерные сети также постепенно меняются от独立模式превратилась в网络互联模式.
Как видите, в автономном режиме всем нужно стоять в очереди и ждать, пока все остальные закончат работу на машине, прежде чем другие пользователи смогут ее использовать. Такие данные обрабатываются отдельно.
Теперь переключитесь в режим межсетевого взаимодействия, в этом режиме каждый может использовать компьютер самостоятельно, и даже будет сервер для предоставления услуг для старшего брата, cxuan и sonsong. Такие данные управляются централизованно.
Компьютерные сети классифицируются по размеру, различаютWAN(Wide Area Network, 广域网)иLAN(Local area Network, 局域网). Как показано ниже
Вышеупомянутая локальная сеть, которая обычно используется в сети на небольшой территории.Сообщество, здание и офис часто используют локальную сеть.
Сеть, состоящая из удаленных мест, обычно представляет собой глобальную сеть.
Первоначально только несколько стационарных компьютеров были соединены вместе, чтобы сформировать компьютерную сеть. Такие сети, как правило, являются частными и не могут быть доступны другим компьютерам, кроме этих нескольких компьютеров. С развитием времени люди начали пытаться построить более крупную частную сеть на частной сети, которая постепенно превратилась в Интернет.Теперь почти каждый может пользоваться удобствами, которые дает Интернет.
История развития компьютерных сетей.
пакетная обработка
Как и в случае с ранними компьютерными операционными системами, вы должны сначала испытать批处理(atch Processing)Цель пакетной обработки также состоит в том, чтобы позволить большему количеству людей использовать компьютеры.
Пакетная обработка заключается в предварительной загрузке данных на кассеты или ленты и считывании их компьютером в определенном порядке.
В то время цена такого рода ЭВМ была относительно высокой, и пользоваться ею мог не каждый, что также объективно подразумевало, что ЭВМ могли пользоваться только специализированные операторы, пользователь подавал программу оператору, а оператор стоял в очереди на выполнить программу и т. д. Через некоторое время пользователь снова получает результаты.
Эффективность такого компьютера не очень хорошо отражается, и он даже не такой быстрый, как ручное управление.
система разделения времени
Система разделения времени появляется после пакетной обработки.Система разделения времени относится к подключению нескольких терминалов к одному и тому же компьютеру, что позволяет нескольким пользователям использовать компьютер одновременно. Появление системы разделения времени реализовано一人一机целью заставить пользователей чувствовать, что они используют компьютер, что на самом деле является独占性характеристики.
Доступность компьютеров значительно улучшилась с появлением системы разделения времени. Появление систем с разделением времени означает, что компьютеры становятся все ближе и ближе к нашей жизни.
Еще одно замечание: появление систем с разделением времени привело к рождению языков взаимодействия человека с компьютером, таких как BASIC.
Появление систем с разделением времени также способствовало появлению компьютерных сетей.
компьютерная связь
В системе с разделением времени каждый терминал подключен к компьютеру, и этот исключительный способ не является связью между компьютерами, поскольку каждый человек по-прежнему использует компьютер независимо.
В 1970-е годы производительность компьютеров быстро развивалась, а объем становился все меньше и меньше, порог использования компьютеров становился ниже, и все больше и больше пользователей могут использовать компьютеры.
Ни один компьютер не является островом информацииСпособствовать появлению и развитию компьютерных сетей.
Рождение компьютерных сетей
В 1980-х родилась сеть, способная соединять несколько компьютеров. Он может соединять все типы компьютеров, от больших суперкомпьютеров или мейнфреймов до небольших компьютеров.
В 1990-х действительно была реализована среда «один человек — одна машина», но создание такой среды все еще было дорого. В то же время, такие как电子邮件(E-mail),万维网(WWW,World Wide Web)Беспрецедентное развитие методов распространения информации росло как грибы после весеннего дождя, благодаря чему интернет широко популяризировался от крупных компаний до небольших фирм в каждую семью.
Быстрое развитие компьютерной сети
В настоящее время все больше и больше терминальных устройств подключаются к Интернету, что делает работу в Интернете беспрецедентной.高潮В последние годы развитие коммуникационных технологий 3G, 4G и 5G является результатом стремительного развития Интернета.
Многие сетевые технологии с разными путями развития также приближаются к Интернету. Например, телефонная сеть, которая когда-то служила коммуникационной инфраструктурой и поддерживала коммуникационную сеть. С развитием Интернета со временем менялся и его статус.IP(Internet Protocol)Вместо Интернета IP также является продуктом развития Интернета.
информационная безопасность
Так же, как у Интернета тоже есть две стороны, появление Интернета удобно для пользователей, а также облегчает некоторых преступников. Удобство Интернета также привело к некоторым негативным последствиям, таким как компьютерные вирусы, утечка информации и интернет-мошенничество.
В реальной жизни мы обычно даем отпор, когда нас бьют, но в Интернете, когда на тебя нападают преступники, ты, как правило, бессилен дать отпор, ты можешь только защищаться, потому что отпор требует владения компьютером и Интернет, который обычно бывает Многие люди не могут этого сделать.
При нормальных обстоятельствах преступники могут легко получить прибыль от компаний и предприятий, поэтому компаниям или предприятиям для предотвращения атак или защиты от них необходимо установить безопасное подключение к Интернету.
протокол Интернета
Срок соглашения не ограничивается только Интернетом, но и отражается в повседневной жизни.Например, пары договариваются о том, где поесть.Это соглашение также является своего рода соглашением.协议Например, если вы успешно устроитесь на работу, компания подпишет с вами трудовой договор.协议. Заметьте, что соглашение, заключенное с самим собой, не может быть соглашением, а предварительным условием соглашения должно быть соглашение многих людей.
Итак, что такое сетевой протокол?
Сетевые протоколы — это некоторые спецификации для передачи и управления информацией в сети (включая Интернет). Так же, как люди должны соблюдать определенные правила в общении друг с другом, взаимное общение между компьютерами должно подчиняться определенным правилам, которые называются сетевыми протоколами..
Интернет без сетевых протоколов хаотичен. Как и человеческое общество, люди не могут делать все, что хотят. Ваши поведенческие ограничения ограничены законами, тогда конечные системы в Интернете не могут отправлять все, что хотят. ограничения протокола связи.
Обычно мы знаем протокол HTTP,HTTP — это соглашение и спецификация для передачи текста, изображений, аудио, видео и других гипертекстовых данных между двумя точками в компьютерном мире.
Но Интернет — это не только протокол HTTP, в нем также есть много других протоколов, таких как IP, TCP, UDP, DNS и так далее. Ниже приводится краткое изложение и введение некоторых протоколов.
| сетевая архитектура | протокол | Главная цель |
|---|---|---|
| TCP/IP | HTTP, SMTP, TELNET, IP, ICMP, TCP, UDP и т. д. | В основном используется для Интернета, локальной сети |
| IPX/SPX | IPX, NPC, SPX | В основном используется для персонального компьютера LAN |
| AppleTalk | АЭП, АДП, ДДП | Существующие продукты Apple подключены |
Прежде чем сформулировать стандартизированную OSI, ISO полностью обсудила вопросы, связанные с сетевой архитектурой, и, наконец, предложила эталонную модель OSI в качестве индикатора разработки протокола связи. Эта модель делит необходимые функции в протоколе связи на 7 уровней. Благодаря этим 7 уровням уровней эти более сложные протоколы упрощаются.
В стандартной модели OSI протокол каждого уровня получает определенные услуги, предоставляемые его нижним уровнем, и отвечает за предоставление услуг для верхнего уровня.Протокол верхнего уровня и протокол нижнего уровня обычно открыты.接口, соглашения, за которыми следуют взаимодействия между одними и теми же слоями, называются协议.
Стандартная модель OSI
На приведенном выше рисунке только кратко представлены спецификации связи между уровнями и спецификации связи между верхним и нижним уровнями.Он не представляет конкретное разделение сетевых протоколов.На самом деле, стандартная модель OSI организует и делит сложные протоколы на простые для понимания 7 этажей. Как показано ниже
Все протоколы связи в Интернете соответствуют одному из уровней 7. Благодаря этому вы можете понять роль протокола во всей модели сети.. Вообще говоря, основные функции каждого уровня заключаются в следующем.
-
应用层: Прикладной уровень является верхним уровнем стандартной модели OSI и непосредственно предоставляет услуги для прикладного процесса. Его функция заключается в выполнении ряда услуг, необходимых для бизнес-процессов, при реализации взаимной связи нескольких системных прикладных процессов. Включая передачу файлов, удаленный вход по электронной почте и вызовы удаленного интерфейса и другие протоколы. -
表示层: Уровень представления обслуживает прикладной процесс вверх и получает услуги, предоставляемые сеансовым уровнем, вниз. Уровень представления расположен на шестом уровне стандартной модели OSI. Основная функция уровня представления заключается в преобразовании собственного формата данных. устройства в стандартный сетевой формат передачи. -
会话层: Сеансовый уровень расположен на пятом уровне стандартной модели OSI, построен на транспортном уровне и использует услуги, предоставляемые транспортным уровнем, для установления и поддержки сеансов. -
传输层: Транспортный уровень расположен на четвертом уровне стандартной модели OSI и играет жизненно важную роль во всей стандартной модели OSI. Транспортный уровень включает передачу данных между двумя узлами и предоставляет услуги надежной передачи данных верхнему уровню. Служба транспортного уровня обычно должна пройти через три этапа: фазу установления соединения для передачи, фазу передачи данных и фазу освобождения соединения для передачи, чтобы завершить полный процесс обслуживания. -
网络层: Сетевой уровень расположен на третьем уровне стандартной модели OSI. Он расположен посередине между транспортным уровнем и уровнем канала передачи данных. Ему удается передавать данные от исходного конца к другому концу через несколько промежуточных узлов, тем самым обеспечивая наиболее базовую сквозную услугу передачи данных терминала на транспортном уровне. -
数据链路层: Уровень канала передачи данных расположен между физическим уровнем и сетевым уровнем. Уровень канала данных определяет, как данные передаются по одному каналу. -
物理层: Физический уровень является самым нижним уровнем в стандартной модели OSI. Физический уровень является основой всего протокола OSI. Как и фундамент дома, физический уровень обеспечивает среду передачи и устройства межсоединений для передачи данных между устройствами, и обеспечивает надежную среду передачи данных.
Набор протоколов TCP/IP
Протокол TCP/IP — это протокол, с которым чаще всего контактируют наши программисты.На самом деле, TCP/IP также известен какTCP/IP 协议簇, он конкретно не относится к чистым протоколам TCP и IP, но поддерживает многие сетевые протоколы.
Модель OSI имеет в общей сложности семь уровней, снизу вверх: физический уровень, уровень канала передачи данных, сетевой уровень, транспортный уровень, сеансовый уровень, уровень представления и прикладной уровень. Но это, очевидно, немного сложно, поэтому в протоколе TCP/IP они упрощены до четырех уровней.
Основные отличия от семиуровневого сетевого протокола OSI заключаются в следующем.
- Услуги, предоставляемые прикладным уровнем, уровнем представления и сеансовым уровнем, не сильно отличаются, поэтому в протоколе TCP/IP они объединены в один уровень прикладного уровня.
- Поскольку содержимое уровня канала передачи данных и физического уровня очень похоже, они объединены в один уровень уровня сетевого интерфейса в протоколе TCP/IP.
Основным объектом нашего исследования является четырехуровневый протокол TCP/IP.
Далее cxuan расскажет вам о конкретных протоколах в наборе протоколов TCP/IP.
IP-протокол
IP-адрес互联网协议(Internet Protocol), на сетевом уровне. IP является ядром всего набора протоколов TCP/IP и основой Интернета. IP может обеспечивать распределение данных для транспортного уровня, а также собирать данные для использования транспортным уровнем. Он соединяет несколько отдельных сетей в Интернет, что может улучшить масштабируемость сети и реализовать крупномасштабное сетевое взаимодействие. Во-вторых, необходимо разделить отношения связи между сетью верхнего уровня и сетью нижнего уровня.
ICMP-протокол
ICMP-протоколInternet Control Message Protocol, протокол ICMP в основном используется для передачи управляющих сообщений между IP-хостами и маршрутизаторами. ICMP относится к протоколу сетевого уровня.Когда IP-адрес не может получить доступ к цели, а IP-маршрутизатор не может переслать пакет данных в соответствии с текущей скоростью передачи, он автоматически отправляет сообщение ICMP.С этой точки зрения, протокол ICMP можно рассматривать как错误侦测与回报机制, давайте проверим состояние сети, а также убедимся в правильности соединения.
ARP-протокол
ARP-протокол地址解析协议,СейчасAddress Resolution Protocol, который может получить физический адрес на основе IP-адреса. Когда хост отправляет информацию, он рассылает запрос ARP, содержащий целевой IP-адрес, всем хостам в локальной сети и принимает ответное сообщение для определения физического адреса. После получения сообщения физический адрес и IP-адрес будут кэшироваться в ARP в течение определенного периода времени, и следующий запрос может быть напрямую запрошен из ARP.
TCP-протокол
TCP это传输控制协议, это,Transmission Control Protocol, который является ориентированным на соединение, надежным протоколом передачи на основе потока байтов.Протокол TCP расположен на транспортном уровне.Протокол TCP является основным протоколом в наборе протоколов TCP/IP.Его главная особенность заключается в предоставлении надежных данных Доставка.
Основными особенностями TCP являютсяМедленный старт, контроль перегрузки, быстрая повторная передача, возможность восстановления.
UDP-протокол
UDP-протокол用户数据报协议, это,User Datagram Protocol, UDP также является протоколом транспортного уровня.По сравнению с TCP, UDP обеспечивает ненадежную доставку данных, то есть протокол UDP не гарантирует, достигают ли данные целевого узла, то есть при отправке сообщения происходит нет способа узнать, прибыл ли он в целости и сохранности. UDP является протоколом без установления соединения. Перед передачей данных стороне источника и терминалу не нужно устанавливать соединение, не проверять и не изменять дейтаграмму и не нужно ждать ответа другой стороны. Потеря пакетов, дублирование и может возникнуть расстройство. Но UDP имеет лучшую производительность в реальном времени и более высокую эффективность работы, чем протокол TCP.
FTP-протокол
FTP-протокол文件传输协议, полное английское названиеFile Transfer ProtocolОдин из протоколов прикладного уровня является одним из важных компонентов протокола TCP/IP.Протокол FTP делится на две части: серверную и клиентскую, FTP-сервер используется для хранения файлов, а FTP-клиент используется для доступа файлы на FTP-сервере, FTP Эффективность передачи относительно высока, поэтому FTP обычно используется для передачи больших файлов.
DNS-протокол
DNS-протокол域名系统协议, полное английское названиеDomain Name System, который также является одним из протоколов прикладного уровня.Протокол DNS представляет собой систему распределенной базы данных, которая сопоставляет доменные имена и IP-адреса друг с другом. Кэширование DNS может ускорить доступ к сетевым ресурсам.
SMTP-протокол
SMTP-протокол简单邮件传输协议, полное английское названиеSimple Mail Transfer Protocol, один из протоколов прикладного уровня, SMTP в основном используется в качестве протокола отправки и получения почты, SMTP-сервер — это отправляющий почтовый сервер, который следует протоколу SMTP и используется для отправки или ретрансляции электронных писем, отправленных пользователями.
SLIP-протокол
Протокол SLIP относится к串行线路网际协议（Serial Line Internet Protocol) , который поддерживает протокол TCP/IP на последовательных линиях связи点对点(Point-to-Point) протокол связи канального уровня.
протокол PPP
Протокол PPPPoint to Point Protocol, протокол точка-точка, представляет собой протокол канального уровня, предназначенный для передачи пакетов между одноранговыми узлами. Цель проекта в основном используется для отправки данных через коммутируемое соединение или выделенную линию для установления соединения «точка-точка», что делает его распространенным решением для простых соединений между различными хостами, мостами и маршрутизаторами.
основные понятия сети
способ передачи
Сеть можно классифицировать в зависимости от режима передачи, обычно делящегося на два типа.Ориентированные на соединение и ориентированные на отсутствие соединения.
- В типе, ориентированном на соединение, перед отправкой данных необходимо установить линию связи между хостами.
- Тип без установления соединения не требует установления и разрыва соединения, а отправитель может использоваться для отправки данных в любое время. Получатель также не знает, когда и где он получил данные.
коммутация пакетов
В Интернет-приложениях каждая конечная система может обмениваться информацией друг с другом, что также известно как报文(Message), сообщение является агрегатором, оно может включать в себя все, что вы хотите, например текст, данные, электронную почту, аудио, видео и т. д. Чтобы отправить сообщение из пункта назначения в конечную систему, длинное сообщение необходимо разделить на небольшие блоки данных, которые называются分组(Packets), то есть пакет состоит из небольших блоков. Между конечной системой и пунктом назначения каждый пакет проходит через通信链路(communication links)и分组交换机(switch packets), для обмена пакетами между конечными системами требуется определенное время.Если пакеты, которыми необходимо обмениваться между двумя конечными системами, составляют L бит, а скорость передачи канала составляет R бит/сек, то время передачи равно L/R секунд.
Конечная система должна отправлять пакеты другим конечным системам через коммутатор.Когда пакет прибывает на коммутатор, может ли коммутатор напрямую пересылать его? Нет, коммутаторы не такие самоотверженные, хочешь, я помогу тебе пересылать пакеты? Ну, во-первых, вам нужно сначала дать мне весь пакет данных, а потом я буду рассматривать вопрос отправки его вам, это存储转发传输
промежуточный транспорт
Передача с промежуточным хранением означает, что коммутатор должен получить весь пакет перед отправкой первого бита пакета.Ниже приведена схематическая диаграмма передачи с промежуточным хранением, которую можно увидеть на рисунке.
Как видно из рисунка, пакеты 1, 2 и 3 передают пакеты коммутатору, и коммутатор получил биты, отправленные пакетом 1. Будет ли коммутатор напрямую пересылать его в это время? Ответ — нет, коммутатор сначала кэширует ваши пакеты локально. Это то же самое, что и списывание на экзамене: студенту нужно передать ответ студенту Б через студента А, и студент А сказал, что после того, как студент А получит ответ, может ли он напрямую сдать контрольную работу? Подонок А сказал, я дам тебе бумагу после того, как закончу переписывать ответы (функция сохранения).
Задержка в очереди и потеря пакетов
Какие? Как вы думаете, коммутаторы могут быть подключены только к одному каналу связи? Тогда вы сильно ошибаетесь, это коммутатор, как может быть только один канал связи?
Так что я уверен, что вы можете думать об этой проблеме, множество конечных систем передают пакет на коммутатор, должно быть顺序到达и排队Проблема. Фактически, для каждого подключенного канала коммутатор пакетов будет иметь输出缓存(output buffer)и输出队列(output queue)Соответственно, он используется для хранения пакетов, которые маршрутизатор намеревается отправить по каждому каналу. Если прибывший пакет обнаруживает, что маршрутизатор получает другие пакеты, вновь прибывший пакет ставится в очередь в выходной очереди, а время, затрачиваемое на ожидание пересылки пакета, также называется排队时延, выше упоминалось, что коммутатор пакетов будет ждать при пересылке пакета, такое ожидание называется存储转发时延, так что теперь мы знаем, что есть два вида задержек, но на самом деле их четыре. Эти задержки не статичны, и процедуры их изменения зависят от степени загруженности сети.
Поскольку очередь ограничена емкостью, эти пакеты будут потеряны после того, как несколько каналов одновременно отправят пакеты, что приведет к тому, что выходной кэш не сможет принять лишние пакеты, что называется丢包(packet loss), поступающие пакеты или пакеты в очереди будут отброшены.
Следующая диаграмма иллюстрирует простую сеть с коммутацией пакетов.
На рисунке выше группа отображается трехзначной табличкой данных, а ширина таблички указывает размер сгруппированных данных. Все пакеты имеют одинаковую ширину и, следовательно, одинаковый размер пакета.Вот симуляция сценария:Предполагая, что хосты A и B хотят отправлять пакеты на хост E, хосты A и B сначала отправляют свои пакеты по каналу Ethernet 100 Мбит/с на первый маршрутизатор, который затем направляет эти пакеты на канал 15 Мбит/с. Если скорость, с которой пакеты поступают на маршрутизатор (в пересчете на биты в секунду), превышает 15 Мбит/с за короткий промежуток времени, на маршрутизаторе возникает перегрузка до того, как пакеты будут поставлены в очередь в выходном буфере канала перед их передачей по каналу. Например, если хост A и хост B отправят 5 пакетов данных вплотную друг к другу, большинство этих пакетов некоторое время будут ждать в очереди. На самом деле, эта ситуация очень похожа на многие обычные ситуации, например, когда мы стоим в очереди к кассиру банка или стоим перед пунктом взимания платы.
Таблица переадресации и протокол выбора маршрутизатора
Мы только что сказали, что маршрутизаторы подключены к нескольким линиям связи.Если каждый канал связи отправляет пакеты одновременно, это может привести к образованию очередей и потере пакетов, а затем пакеты ждут в очереди на отправку.Теперь у меня есть вопрос, чтобы задать Вы, куда идут пакеты в очереди? Какой механизм это определяет?
Подумайте об этом с другой стороны, какова роль маршрутизации?Хранить и пересылать пакеты из разных конечных систем. В Интернете каждая конечная система будет иметьIPКогда исходный хост отправляет пакет, IP-адрес исходного хоста будет добавлен к заголовку пакета. Каждый маршрутизатор будет иметь один转发表(forwarding table), когда пакет прибывает на маршрутизатор, маршрутизатор проверяет часть адреса назначения пакета и использует адрес назначения для поиска в таблице переадресации, чтобы найти соответствующий канал передачи, а затем сопоставляет его с выходным каналом для пересылки. .
Так вот вопрос, как настроить таблицу форвардинга внутри роутера? О деталях поговорим позже, здесь только общее представление, у роутера есть и внутренние路由选择协议, который используется для автоматической установки таблицы переадресации.
коммутируемая цепь
В компьютерной сети другим способом передачи данных по сетевым каналам и маршрутизации является电路交换(circuit switching). цепь включена资源预留В чем отличие от пакетной коммутации? То есть коммутация пакетов не резервирует буфер и скорость передачи канала для каждого пакета обмена между конечными системами, поэтому он каждый раз будет ставиться в очередь на передачу, в то время как коммутация каналов резервирует эту информацию. Простой пример, чтобы помочь вам понять: это похоже на два ресторана, ресторан A нуждается в бронировании, а ресторан B не нуждается в бронировании, для ресторана A, который можно зарезервировать, мы должны связаться с ним заранее, но когда мы прибудем в пункт назначения , Мы смогли сесть и выбрать блюда сразу. А для ресторана, который не требует бронирования, вам, вероятно, не нужно связываться заранее, но вы должны рискнуть стоять в очереди по прибытии в пункт назначения.
Сеть с коммутацией каналов показана ниже.
В этой сети 4 канала используются для 4 коммутаторов. Каждая из этих ссылок имеет 4 канала, поэтому каждая ссылка может поддерживать 4 параллельных канала. Каждый хост напрямую подключен к коммутатору, и когда два хоста должны взаимодействовать, сеть создает выделенный端到端的链接(end-to-end connection).
Сравнение коммутации пакетов и коммутации каналов
Сторонники коммутации пакетов часто говорят, что коммутация пакетов не подходит для сервисов реального времени из-за непредсказуемой сквозной задержки. Сторонники пакетной коммутации, с другой стороны, утверждают, что пакетная коммутация обеспечивает лучшее распределение полосы пропускания, чем коммутация каналов; она проще, эффективнее и дешевле в реализации, чем коммутация каналов. Но текущая тенденция больше направлена на коммутацию пакетов.
Задержка, потеря пакетов и пропускная способность сетей с коммутацией пакетов
Интернет можно рассматривать как инфраструктуру, предоставляющую услуги распределенным приложениям, работающим на конечных системах. Мы надеемся, что при передаче данных между любыми двумя конечными системами в компьютерной сети не будет потерь данных, но это чрезвычайно высокая цель, которую трудно достичь на практике. Поэтому на практике необходимо ограничивать связь между конечными системами.吞吐量Используется для контроля потери данных. Также нет гарантии, что не будет проблем с потерей пакетов, если между конечными системами возникнут задержки. Итак, давайте посмотрим на компьютерные сети с точки зрения задержки, потери пакетов и пропускной способности.
Задержка при переключении пакетов
Пакет в компьютерной сети начинается на одном узле (источнике), проходит через ряд маршрутизаторов и завершает свое путешествие на другой конечной системе. В течение всего процесса передачи пакетирование включает четыре основных задержки:Задержка обработки узла (задержка обработки узлов), задержка постановки в очередь (задержка постановки в очередь), задержка передачи (общая узловая задержка) и задержка распространения (задержка распространения). Сумма этих четырех задержек равна节点总时延(total nodal delay).
Если dproc dqueue dtrans dpop используется для обозначения задержки обработки, задержки постановки в очередь, задержки передачи и задержки распространения соответственно, общая задержка узла определяется по следующей формуле: dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dpop.
тип задержки
Ниже приведена типичная диаграмма распределения задержки, давайте проанализируем различные типы задержки на диаграмме.
Пакет транспортируется конечной системой по каналу связи к маршрутизатору А, который проверяет заголовок пакета, чтобы сопоставить соответствующий транспортный канал, и отправляет пакет по этому каналу. Пакет может быть передан по этому каналу только в том случае, если другие пакеты не передаются по каналу и никакие другие пакеты не стоят в очереди перед пакетом. Если канал в данный момент занят или перед пакетом уже стоят другие пакеты, новые поступающие пакеты будут поставлены в очередь. Давайте обсудим эти четыре задержки отдельно.
Задержка обработки узла
节点处理时延Разделенный на две части, первая часть заключается в том, что маршрутизатор проверяет информацию заголовка пакета, а вторая часть — это время, необходимое для принятия решения о том, по какому каналу связи передать пакет. Как правило, задержка обработки узлов высокоскоростной сети составляет порядка микросекунд и ниже. После завершения этой задержки обработки пакет отправляется в очередь пересылки маршрутизатора.
задержка в очереди
В процессе постановки в очередь и пересылки пакет должен ожидать в очереди на отправку, а время, затрачиваемое пакетом в процессе ожидания на отправку, называется排队时延. Продолжительность задержки в очереди зависит от количества пакетов, поступивших в очередь до поступления пакета. Если очередь пуста и пакеты в данный момент не передаются, то задержка в очереди для этого пакета равна 0. Если это высокочастотный период сети, по каналу передается много пакетов, и задержка пакетов в очереди будет увеличена. Фактическая задержка в очереди также может достигать микросекундного уровня.
Задержка передачи
队列Это основная структура данных, используемая маршрутизаторами. Характеристика очереди - первый пришел, первый вышел, и тот, кто первым придет в столовую, получит еду первым. Задержка передачи — это время, которое теоретически требуется для передачи битов в единицу времени. Например, длина пакета составляет L бит, а R представляет скорость передачи от маршрутизатора A к маршрутизатору B. Тогда задержка передачи равна L/R. Это время, необходимое для передачи всех пакетов по каналу. Именно в этом случае задержка передачи обычно составляет от миллисекунд до микросекунд.
Задержка распространения
Время, необходимое для распространения от начала канала до маршрутизатора B, равно传播时延. Бит распространяется со скоростью распространения канала. Эта скорость распространения зависит от физической среды соединения (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно). Если вы используете формулу для расчета, задержка распространения будет равна расстоянию между двумя маршрутизаторами / скорости распространения. То есть скорость распространенияd/s, где d — расстояние между маршрутизатором A и маршрутизатором B, а s — скорость распространения канала.
Сравнение задержки передачи и задержки распространения
Задержка передачи и задержка распространения в компьютерных сетях иногда неразличимы. Объясните здесь.传输时延это время, которое требуется маршрутизатору для отправки пакета, и это функция длины пакета и скорости передачи канала, независимо от расстояния между двумя маршрутизаторами. и传播时延это время, которое требуется биту для распространения от одного маршрутизатора к другому, и оно обратно пропорционально расстоянию между двумя маршрутизаторами, независимо от длины пакета и скорости передачи канала. Из формулы также видно, что задержка передачи равнаL/R, то есть длина пакета/скорость передачи между маршрутизаторами. Формула для задержки распространения:d/s, что является расстоянием/скоростью распространения между маршрутизаторами.
задержка в очереди
Среди этих четырех видов задержек наиболее интересующая людей задержка, вероятно, представляет собой задержку в очереди dqueue. В отличие от трех других задержек (dproc, dtrans, dpop), задержка в очереди может быть разной для разных пакетов. Например, если 10 пакетов поступают в очередь одновременно, первый поступивший в очередь пакет не имеет задержки в очереди, в то время как последний поступивший пакет испытывает наибольшую задержку в очереди (необходимо ждать, пока остальные девять задержек не будут выполнены). передается).
Итак, как описать задержку в очереди? Его можно рассматривать с трех сторон:Скорость, с которой трафик поступает в очередь, скорость передачи канала и характер поступающего трафика.. То есть, поступает ли трафик периодически или пакетами, если а представляет собой среднюю скорость, с которой пакеты поступают в очередь (единицей а является количество пакетов в секунду, т. е. пкт/с). Как упоминалось ранее, R представляет собой скорость передачи, чтобы ее можно было получить из очереди Скорость, с которой выводятся биты (в битах в секунду или битах в секунду). Предполагая, что все пакеты состоят из L бит, средняя скорость, с которой биты поступают в очередь, составляет La бит/с. тогда соотношениеLa/Rназывается流量强度(traffic intensity), если La/R > 1, средняя скорость, с которой биты поступают в очередь, превышает скорость, с которой они передаются из очереди, и в этом случае очередь имеет тенденцию к бесконечному увеличению. так,При проектировании системы интенсивность потока не может быть больше 1.
Теперь рассмотрим случай, когда La/R 周期性Прибыл, то есть пакет поступает каждые L/R секунд, тогда каждый пакет будет поступать в пустую очередь, и задержки в очереди не будет. Если поток突发性Если он прибывает, может быть большая средняя задержка в очереди. Как правило, следующий график можно использовать для представления взаимосвязи между средней задержкой в очереди и интенсивностью трафика.
Горизонтальная ось — интенсивность движения La/R, а вертикальная ось — средняя задержка в очереди.
потеря пакетов
Мы описали формулу в вышеприведенном процессе обсуждения, что La/R не может быть больше 1. Если La/R больше 1, то очередь прибытий будет бесконечной, а очереди в маршрутизаторе могут содержать ограниченное количество пакетов. , поэтому после того, как очередь маршрутизатора заполнена, вновь прибывшие пакеты не могут быть размещены, что приводит к остановке маршрутизатора.丢弃(drop)группа丢失(lost).
Пропускная способность в компьютерных сетях
Помимо потери пакетов и задержки, еще одним важным показателем производительности компьютера является端到端的吞吐量. Если большой файл отправляется с хоста A на хост B, скорость, с которой хост B получает файл в любое время, равна瞬时吞吐量(instantaneous throughput). Если файл состоит из F битов и хосту B требуется T секунд, чтобы получить все F битов, то передача файла平均吞吐量(average throughput)F/T бит/с.
Unicast, Broadcast, Multicast и Anycast
В сетевой связи связь можно классифицировать по количеству адресов назначения, которые можно разделить наUnicast, Broadcast, Multicast и Anycast
Одноадресная передача
Самая большая особенность одноадресной рассылки - 1 к 1. Примером одноадресной рассылки является ранний стационарный телефон. Схематическая диаграмма одноадресной рассылки выглядит следующим образом.
Транслировать
Мы обычно танцевали, когда были молоды广播体操, что является примером широковещательной рассылки, хост подключается ко всем подключенным к нему конечным системам, и хост отправляет сигнал всем конечным системам.
Мультикаст
Многоадресная рассылка очень похожа на широковещательную рассылку в том смысле, что она отправляет сообщения нескольким хостам-получателям, но разница в том, что многоадресная рассылка должна быть ограничена определенной группой хостов в качестве получателей.
Anycast
Anycast — это метод связи, при котором получатель выбирается среди нескольких конкретных хостов. Хотя это похоже на многоадресную рассылку, поведение отличается от многоадресной рассылки Anycast выбирает хост, который лучше всего соответствует условиям сети из множества целевых кластеров, для отправки сообщений в качестве целевого хоста. Затем выбранный конкретный хост вернет одноадресный сигнал перед связью с целевым хостом.
физическая среда
Для сетевой передачи требуется среда. Пакет битов передается из одной конечной системы через ряд каналов и маршрутизаторов в другую конечную систему. Этот бит будет пересылаться много раз, затем называется среда, по которой передается этот бит.物理媒介(phhysical medium), существует много видов физических носителей, таких какМедная витая пара, коаксиальный кабель, многомодовое оптоволокно, спектр наземного и спутникового радио. На самом деле его можно условно разделить на два типа: ведущие СМИ и неведущие СМИ.
медный провод витая пара
Самая дешевая и наиболее часто используемая начальная среда передачи — это双绞铜线, который уже много лет используется в телефонных сетях. Более 99% проводов от телефона к местной телефонной станции представляют собой медные витые пары.Например,следующее является физической картой медных проводов витой пары.
Медная витая пара состоит из двух изолированных медных проводов, каждый толщиной около 1 см, расположенных в форме правильной спирали, обычно много витых пар связываются вместе, образуя кабель, а защитный слой наносится снаружи на начинку витой пары. Пара кабелей образует канал связи.无屏蔽双绞线Обычно используется в локальной сети (LAN).
коаксиальный кабель
Подобно витой паре, коаксиальный кабель также состоит из двух медных проводников, ниже приведена физическая карта.
Благодаря такой структуре и специальным изоляторам и защитным слоям коаксиальные кабели могут достигать более высоких скоростей передачи, и коаксиальные кабели обычно используются в системах кабельного телевидения. Коаксиальный кабель часто используется в качестве управляемой пользователем общей среды.
оптоволокно
Оптическое волокно представляет собой тонкую гибкую среду, способную направлять импульсы света, каждый импульс представляет собой бит. Одно волокно может поддерживать чрезвычайно высокие скорости передачи данных, до десятков и даже сотен Гбит/с. Они невосприимчивы к электромагнитным помехам. Оптическое волокно - это управляемая физическая среда, ниже приведена физическая карта оптического волокна.
Как правило, междугородные телефонные сети полностью используют оптические волокна, и оптические волокна также широко используются в магистрали Интернета.
наземный радиоканал
Радиоканалы передают сигналы в электромагнитном спектре. Он не требует физической проводки и может проникать сквозь стены, обеспечивать связь с мобильными пользователями и передавать сигналы на большие расстояния.
спутниковый радиоканал
Спутниковый электрический канал соединяет два или более передатчика/приемника микроблогов на Земле, которые называются наземными станциями. В связи часто используются два типа спутников: геостационарные спутники и околоземные спутники.
постскриптум
Это первая статья о компьютерной сети, а также базовые необходимые знания, и содержимое компьютерной сети будет обновляться одно за другим.
Если статья неплохая, надеюсь мои друзья смогут лайкнуть, прочитать, прокомментировать, поделиться, это лучшая бесплатная проституция.
Кроме того, я вывел шесть PDF-файлов, и полные PDF-файлы выглядят следующим образом.
Ссылка на сайт:disk.baidu.com/is/1my AES9Hi…Пароль: p9rs