计算机网络哈工大MOOC（2）
P5 01数据交换-电路交换
网络核心
互连的路由器网络
如何实现数据通过网络核心从源主机到达目的的主机?
数据交换
为什么需要数据交换？
如何主机的数量过多，需要的链路数量就会增加！
交换？
动态转接
动态分配传输资源
数据交换的类型？
电路交换
分组交换
报文交换
最典型的电路交换网络是：电话网络
电路交换的三个阶段：
建立连接(呼叫/电路建立)
通信
释放连接(拆除电路)
独占资源
电路交换的三个阶段：
建立连接（呼叫，电路建立）
通信
释放连接（拆除电路）
独占资源
电路交换网络共享中继线？
多路复用
P6
简称复用
是通信技术当中的基本概念
多路复用
链路、网路资源划分成为资源片
将资源片分配给各路的呼叫(Calls)
每路呼叫独占分配到的资源片进行通信，
资源片可能闲置idle
无共享
典型的多路复用的方法：
频分多路复用
FDM
时分多路复用
TDM
波分多路复用
wdm
码分多路复用Code-diviiosn multiplexing -CDM)广泛应用于无线链路共享（如蜂窝网，卫星通信等）
每个用户分配一个唯一的mbit码片序列，chipping sequence各个用户使用相同频率的载波，利用各自的麻片虚了编码数据
编码信号=(原始数据）*（码片序列）
如：发送比特1(+1),则发送自己的mbit麻片序列
各个用户的码片序列相互正交。
令{di}为原始的数据序列，各个用户的叠加向量为
解码：码片序列与编码信号的内积
P7
数据交换-报文，分组交换
报文交换
报文：源（应用）发送信息整体
比如：一个文件
电报
分组交换
(package switching)
分组：报文分拆出来的一系列相对较小的数据包
分组交换需要报文的拆分与重组
产生额外的开销
产生了额外的开销
分组交换：统计多路复用
不是事先分配好的具有比较强的随机性
统计多路复用
存储-转发
把数据分组接收过来暂存一下，确定从哪一个电路转发过去，并且链路可用了，再把它发走，
报文交换与分组交换都采用的是存储-转发的交换方式。
区别：
报文交换以完整的报文进行存储-转发
分组交换以较小的分组进行存储-转发
哪一种交换更好的呢？
P8数据交换-报文-分组交换02
报文交换和分组交换都是采用存储-转发交换方式
区别：报文交换以完整的报文进行存储-转发
分组交换以较小的分组进行存储转发
分组交换：传输延迟
发送主机：接收应用报文（消息）
发送主机：
接收应用报文（消息）
拆分成为较小的长度为Lbits的分组(packets)
在传输速率为R的链路上传输分组
发送主机：
接收应用报文（消息）
拆分成为较小的长度为L的bits的分组（packets）
分组传输延迟（时延）(delay)=L(bits)/Rbits/sec
在传输速率为R的链路上传输分组
报文交换：
报文长度为Mbits
链路带宽为Rbps
每次传输报文需要M/R秒
分组交换：
报文被拆分成为了多个分组
分组长度为L bits
每个分组传输时延为L/R秒
报文交换
路由器至少需要多大的缓存？
分组交换？
并行的转发分组
报文交换
串行的转发分组
分组交换的报文交付时间
P9数据交换-报文，分组交换（3）
根据路由选择的基本原理所有的数据分组应该经过两个路由器的转发，所以再加上最后一个分组的两次转发的传输延迟，即210008/100000000=0.16ms所以，H3收完整个文件至少需要80+0.16=80.16ms
分组交换绝对优于电路交换？
适用于突发数据传输网络
资源充分共享
简单，不需要呼叫建立
可能产生拥塞(congestion):分组延迟和丢失
需要协议处理可靠的数据传输和拥塞控制
如何提供电路及性能保证
例如：音/视频应用所需要的带宽保障
P10-计算机网络的性能-1
速率
即数据率(data rate)或者称数据传输速率或者比特率(bit rate)
单位时间(秒)传输信息(比特)量
计算机网络当中的最重要的一个性能指标
单位：b/s（或者bps）,kb/s,Mb/s,Gb/s
k=10^3
M=10^6
G=10^9
速率往往是指额定的速率或者标称速率
带宽
带宽(bandwidth)原本指的是信号具有的频带宽度，即最高频率和最低频率之差，单位是赫兹(Hz）
网络的带宽通常是指数字信道所能够传送的最高的数据率，单位是b/s(bps)
常用的带宽单位
延迟/时延(delay或者latency)
分组交换为什么会发生丢包和时延？
可用缓存：如果缓存已经满了，到达分组被丢弃-丢包(loss)
分组在路由器缓存当中排队
分组到达速率超出输出链路的容量的时候，
dproc:结点处理延迟(modal processing delay)
差错检测，确定输出链路，通常<msec
dqueue:排队研词(queuing delay)
等待输出的链路的可用，取决于路由器的拥塞程度
dtrans:传输延迟(transmission delay)
L:分组长度(bits)
R:链路带宽(bps)
dtrans=L/R
电信号，光信号，
dprop:传播延迟(propagation delay)
d:物理链路长度
s;信号传播速度
dprop=d/s
dnodal=dproc+dqueue+dtrans+dprop
车速是100km/hr-信号传播速度
排队延迟：
R：链路带宽(bps)
L:分组长度(bits)
a:平均分组到达速率
流量强度(traffic intensity)=La/R
La/R~0:平均排队延迟很小
La/R~0
La/R->1平均排队延迟很大
La/R>1:超出服务的能力，平均排队延迟无限大
P11：计算机网络的性能(2)
时延带宽积
时延带宽积=传播时延带宽
链路=带宽R传播时延dprop
dprop*R(bits)
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度
分组丢失（丢包）
队列缓存容量有限
分组到达已经满的队列将被丢弃(即丢包)
丢弃的分组可能由谦虚节点或者源重发(也可能不重发）
丢包率=丢包数/已发分组的总数
吞吐量/率(Throughput)
表示再发送端与接收端之间传送的数据速率(b/s)
即使吞吐量：给定时刻的速率
平均吞吐量：一段时间的平均速率