2 计算机网络结构


计算机网络结构

  • 网络边缘:

    • 主机
    • 网络应用
  • 接入网络,物理介质:

    • 有线或无线通信链路
  • 网络核心(核心网络):

    • 互联的路由器(或分组转发设备)
    • 网络之网络

网络边缘

  • 主机(端系统):
    • 位于“网络边缘”
    • 运行网络应用程序,如: Web, email
  • 客户/服务器(client/server)应用模型:
    • 客户发送请求,接收服务器响应
    • 如:Web应用,文件传输FTP
  • 应用对等(peer-peer,P2P)应用模型:
    • 无(或不仅依赖)专用服务器通信在对等实体之间直接进行
    • 如: Gnutella,BT,Skype, QQ

接入网络

Q:如何将网络边缘接入核心网(边缘路由器)?

A:接入网络

  • 住宅(家庭)接入网络
  • 机构接入网络(学校,企业等)移动接入网络
  • 用户关心是:
    • 带宽(bandwidth) (bps)?
    • 共享/独占?

接入网络:数字用户线路(DSL)

  • 独占
  • 利用已有的电话线连接中心局的DSLAM
    • 数据通信通过DSL电话线接入lnternet
    • 语音(电话)通过DSL电话线接入电话网
  • <2.5 Mbps上行传输速率(典型速率<1 Mbps)。
  • <24 Mbps下行传输速率(典型速率<10)
  • FDM(频分复用,TDM:时分复用):
    • >50 kHz- 1 MHz用于下行
    • 4 kHz-50 kHz用于上行
    • 0kHz- 4 kHz用于传统电话

接入网络:电缆网络

频分多路复用:在不同频带(载波)上传输不同频道

  • 共享
  • HFC:混合光纤同轴电缆( hybrid fiber coax)
    • 非对称:下行高达30Mbps传输速率,上行为2 Mbps传输速率
  • 各家庭((设备)通过电缆网络→光纤接入ISP路由器
    • 各家庭共享家庭至电缆头端的接入网络
    • 不同于DSL的独占至中心局的接入

机构(企业)接入网络(Ethernet)

  • 主要用于公司、高校、企业等组织机构
  • 典型传输速率:10Mbps,100Mbps,1Gbps,10Gbps
  • 目前,端系统通常直接连接以太网交换机 (switch)

无线接入网络

通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器

  • 通过基站( base station)或称为“接入点”( access point)
  • 无线局域网(LANs) :
    • 同一建筑物内(30m)
    • 802.11blg (WiFi): 11Mbps、54Mbps传输速率
  • 广域无线接入:
    • 通过电信运营商(蜂窝网),接入范围在几十公里~
    • 带宽:1 Mbps、10 Mbps、100Mbps
    • 3G、4G:LTE
    • 移动互联网

网络核心

  • 互联的路由器网络
  • 网络核心的关键功能:路由+转发:

路由(routing):确定分组从源到目的传输路径

  • 路由算法

转发(forwarding):将分组从路由器的输入端口交换至正确的输出端口

Internet 结构:网络之网络

  • 端系统通过接入ISP (access lSPs)连接到lnternet
    • 家庭、公司和大学ISPs
  • 接入ISP必须进一步互连
    • 这样任意两个主机才可以互相发送分组
  • 构成复杂的网络互连的网络
    • 经济和国家政策是网络演进的主要驱动力
  • 当前Internet结构?
    • 无人能给出精确描述(动态性)

在网络中心:少数互连的大型网络

  • “一级”(tier-1)商业ISPs(如:网通、电信、Sprint、AT&T),提供国家或国际范围的覆盖
  • 内容提供商网络(content provider network,如:Google):私有网络,连接其数据中心与Internet,通常绕过一级 ISP 和区域 ISPs

文章作者: Hailong Gao
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