計算機網絡和Internet之核心網絡，計算機網絡internet

計算機網絡和Internet之核心網絡，計算機網絡internet

1.網狀的路由器

路由器的鏈接組成了網絡的核心。

任何一個路由器，或者某條線路掛掉，但是網絡還是通的，這是internet的一個特性。

data到底是怎麼傳輸的？

1）circuit switching專有線路，就像電話一樣，每一條都有一個線路。

2）packet-switching封包機制：就是data分成一個一個的包送資料。

1.1 circuit switching

首先要做一個end to end，通過資源的分配，把他們連接起來。

這個線路要經過路由器，所以路由器的帶寬會影響傳輸的速度。

在每一段link上面，都保留頻寬,就會有一個專屬頻寬的意思。

專屬的資源，無法共享。就算這條線路沒有被使用，其他傳輸的請求也無法獲取這條線路。

但是它必須有一個建連線的動作。

2種方法來實現這個模式：

1）時間來分割

2）頻率來分割

其實就是資源的劃分，空間或者時間。

之前微信和移動鬧得那點事，就說占用頻寬的事情，具體可以百度下。

1.2 packet-switching

把資料切成一個一個的封包，然後在資料使用的時候，使用網絡所有的link，全速傳輸。

這樣呢，User A & User B就是 share 網絡資源。所以說，他要做resource 競爭。

但是路由器的帶寬總是有限的，相對與大量的網路請求，往往會有擁擠的問題。

封包就放入路由器的隊列。

路由器就是先存儲，然後在轉送。

轉送的時候是無序的，也就是A & B的封包是隨機排列的，每一個封包都需要競爭資源。

而且User A & User B發送data的時機是不確定的，所以可以更充分的利用網絡的帶寬。

封包先收起來，然後看看要放到哪裡去，然後在放到那個Queue裡面。

1.2.1 2種模式的對比

假設說有一個link，帶寬是1M/s

假設有N個User，要送資料，送的單位是100K

它不是alway on，它想送的時間只有10%

所以如果是circuit switching，你只能分割給10個user，但是你只有10%的時間在用，剩下的

時間都是浪費的。

如果是packet-switching，如果有35個User，在同一時刻超過10個User的幾率，小於0.004

所以它可以認為支持35個user同時使用。

packet-switching適用的場合，

1）bursty data 大量的，但是短暫的data。既然都是bursty，可以把發送時間錯開，這樣就最好了。適合封包的發送方式。

如果多個User同一時刻，都爆發data，路由器可以把它們Queue起來，等到網絡空閒的時候，在發送它們。

當然也有可能end端的data過多，超過峰值，那可能就會掉封包。所以它可以建多個連接來減少這個概率。

但是bursty data會造成 封包的delay & loss

所以說需要一個更好的protocol來提供可靠的傳輸機制，TCP

2）怎麼提供跟circuit類似的功能？

希望做audio/video  這種應用。需要5M的頻寬，但是可能只能給到5K，應為internet是需要競爭的，所以它的頻寬不保證。

只有通過協議的方式，這個難度很高，目前位置還是一個open problem.

 

1.2.2 store & forward

假設從one end端有資料要送，有2個路由器。

每段的頻寬是R

封包的長度是L

假設L = 7.5M

R = 1.5M

所以送一個封包要5s的時間，L/R送一個封包的時間。

每一段都要送5秒，它是送一段，然後store在路由器，然後在store，這樣就是

delay = N *L/R

N就是線路的個數。

如果我們把7.5M 切成一個個pice。比如是5000份。每一個封包只有1.5K，所以送一個封包的時間變成1ms

它可以使用pipelining的方式，

我送第一個封包，1ms。

送第二個封包的時候，下一段，可以送第一個封包

所以就是每段網絡都在發送data，而不是等待的概念。

所以我要花5002ms，就可以收完了。

所以說封包不要太大，讓他可以pipeling

但是每個封包都有一段頭，所以不是切的越小越好。

1.2.3 path 選擇

在傳輸data的時候要經過不同的路由器，而且有很多路徑，要怎麼選？

路徑選擇的算法。路由器的連接的情況，一直在變，比如擁擠或者被挖斷了，怎麼辦？

可以選擇路由器最少的路徑，但是不見得是最快的，比如有無線路由器的路徑。

1）每個封包都需要，帶對方的地址，這就是IP，就像一封信一樣，一定要一個收件人的地址。

2）在一個連接的過程種，封包傳遞的路徑可能會變，就像開車，不認路，所以每開一段，都要問。

3）virtual circuit network:給每個封包加上一個tag，每一個路由器看到這個tag，就知道往哪裡去。

因為要去固定的路徑，所以一段需要建連線的時間。路由器就需要控制每一個call的狀態。就是藍色tag，要往哪裡去，都有

明確的路徑。

總結：

整個通訊網路分為2大塊，

專有網絡和封包機制

專有網絡：FDM & TDM

封包：帶有IP地址的封包，有路由器來送。路由器之間會交換它們的信息。

封包一進來，路由器會建表，路由器會定期和不定期的溝通。

希望在packet-switching的機制下，走固定路線，就是VCs