【计算机网络概述】第一章：概论 1.3什么是网络核心

雨点打透心脏的1/2处 2024-02-05 15:08 127阅读 0赞

## 学习目标： ##

1.  网络核心
2.  电路交换
3.  分组交换
4.  电路交换与分组交换的区别

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## 前言 ##

上一篇文章学习了网络边缘，知道了主机和应用进程（端系统）是怎么接入网络核心中的，端系统的两种模式：**客户端/服务器模式**，**对等模式**。端系统中利用两种面向网络实施的服务：**TCP**和**UDP**。

## 一、网络核心 ##

> **概念：**路由器的网状网络

> **基本问题：数据是怎样通过网络进行传输的？**
> 
>  *  **电路交换**：为每一呼叫预留一个专有电路，如电话网
>  *  **分组交换**：1）将要传送的数据进行一个一个单位分组 2）将分组从一个路由器传送到与之相邻的路由器，一段段从源端传到目标端 3）每段：采用最大传输能力，称为带宽。

> **关键核心： 路由 和 转发**
> 
>  *  路由：决定分组采用的源到目标的路径，路由算法是最短路径算法
>  *  转发：将分组从路由器的输入链路转移到输出链路

## 二、电路交换 ##

### 2.1 概念 ###

**端到端的资源**被分配给从源端到目标端的呼叫“call”。

这句话的意思是：对于两个端到端的系统直接使用物理链路进行连接，如果说，当这两个端系统进行连接的时候，这条链路被占用，其他的端系统将不能再使用这条链路，即使这两个端系统在连接中，但没有进行通信，但链路被占用，被分配的资源被浪费。

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电路交换在建立连接的时候会**消耗一定的时间**，因为要建立连接。

> 因此，总结一下：
> 
>  *  电路交换独享资源，不共用，当每一个呼叫一旦建立起来，就能够**保证性能**；
>  *  如果呼叫**没有数据发送**，被分配的**资源将会被浪费**；
>  *  电路交换通常被传统电话网络采用；
>  *  为呼叫预留端-端资源，要求建立呼叫连接。

### 2.2 电路交换中网络分片 ###

在上图中，我们可以看见每两个节点之间的**一条链路被分为多片**，采用什么方式进行分片呢？我们可以采用**频分，时分，波分**……等方式

### 频分，时分，波分，码分的理解 ###

> **前提知识：**
> 
> **多路复用：**在同一传输线或同一通路，传送多路信号；
> 
> **基本方法：**使多路信号进行相互分离，方式是：频分，时分，波分，码分

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### 2.3 电路交换为什么不适合计算机之间的通信 ###

*  建立连接的**时间长**
 *  计算机之间的通信具有很长的**突发性**，如果使用电路交换，则浪费的片较多，即使这个呼叫没有数据传递，其所占据的片也不能够被别的呼叫使用
 *  **可靠性不高** ？

## 三、分组交换 ##

### 3.1 概念 ###

**以分组为单位存储-转发方式，资源共享，按需使用**

*  网络带宽资源不再分为一个个片，传输是使用全部带宽
 *  主机之间传输的数据被分为一个个分组
 *  存储-转发：分组每次移动一跳，再转发之前，节点必须收到整个分组；延迟比线路交换要大；排队时间。

### 3.2 存储-转发 ###

被传输到下一个链路之前，整个分组必须到达路由器：**存储-转发**。

### 3.3 排队延迟和丢失 ###

如果到达速率**大于**链路的输出速率：

*  分组将会进行排队，等待传输；
 *  如果路由器的缓存用完了，分组将会被抛弃。

### 3.4 统计多路复用 ###

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### 3.5 分组交换网络的分类 ###

#### 3.5.1 数据报网络： ####

*  分组的**目标地址决定下一跳**
 *  再不同的阶段，**路由可以改变**

#### 3.5.2 虚电路网络： ####

*  每个分组都带**标签（虚电路标识）**，标签决定下一跳
 *  再呼叫建立时决定路径，再整个呼叫中路径保持不变
 *  **路由器维持每一个呼叫的状态信息**

#### 3.5.3 数据报的工作原理 ####

*  在通信之前，**无须建立一个连接**，有数据就可以进行传输
 *  每一个分组都**独立路由**（路径不一样，可能会失序）
 *  路由器**根据分组的目标地址进行路由**

#### 3.5.4 虚电路的工作原理 ####

*  在通信之前，**需要建立其一个连接**，都有一个**虚电路标识**，根据虚电路标识进行下一步的跳转。

## 四、电路交换 VS 分组交换 ##

### 4.1 证明在同样的网络资源，分组交换允许更多的人使用网络 ###

这里借鉴中科大郑烇老师的课件（本菜鸡还不会概率论）

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### 4.2 突发数据的胜利者是谁？ ###

那肯定是**分组交换**，原因如下：

*  分组交换适合于对突发数据传输，资源共享；简单，不必建立呼叫；相反，电路交换需要进行先建立呼叫，再传输数据；
 *  缺点是**过度使用会造成网络拥塞**：分组延时和丢失。对于可靠数据传输需要协议来约束：拥塞控制；

##  ##

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