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
C/S 示意图
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
P2P 示意图
# 接入网络
作用
将网络边缘接入核心网
接入网络的类别
- 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
用户关心的是:
- 带宽(bandwidth) (bps)
- 共享/独占
# 数字用户线路(DSL)
DSL 示意图
特点
- 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Internet
- 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 Mbps)
- FDM:
- >50 kHz - 1 MHz用于下行
- 4 kHz - 50 kHz用于上行
- 0 kHz - 4 kHz用于传统电话
# 电缆网络
有线电视网络的原理: 频分多路复用
- 在不同频带(载波)上传输不同频道
有线电视网示意图
电缆网络示意图
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
# 典型家庭网络的接入
典型家庭网络示意图
# 机构(企业)接入网络 (Ethernet)
Ethernet
- 主要用于公司、高校、企业等组织机构
- 典型传输速率:10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps
- 目前,端系统通常直接连接以太网交换机(switch)
Ethernet 示意图
# 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)
- 802.11b/g (WiFi): 11Mbps、54Mbps传输速率
无线局域网示意图
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
广域无线网示意图
# 网络核心
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+转发示意图
网络核心解决的基本问题是实现数据从源主机通过网络核心送达目的主机
- 其是通过数据交换来实现的
# Internet 结构: 网络的网络
基本特点
- 端系统通过接入ISP(access ISPs)连接到Internet
- 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
- 动态变化中...
# ISP 的相互连接问题
相接互连不适用于大规模网络
连接问题 相互连接示意图
将每个接入ISP连接到一个国家或全球ISP(Global ISP)
Global ISP示意图
全球多个 Global ISP 之间通过 IXP (Internet exchange point) 进行互连
IXP 示意图
可能出现区域网络(regional networks)连接接入ISP和运营商ISP
区域网络示意图
内容提供商网络(content provider networks,如: Google,Microsoft等) 可能运行其自己的网络,并就近为端用户提供服务、内容
内容提供商网络示意图
# Internet 整体结构示意图
Internet整体结构示意图
网络中心由少数互连的大型网络组成
- “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ISP
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