第1周第2次站與通信網(wǎng)絡(luò)

第1周第2次站與通信網(wǎng)絡(luò)第一頁，共46頁。物理層我們重點(diǎn)講了什么？在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)，通信介質(zhì)稱為鏈路第1章通信與網(wǎng)絡(luò)共享物理通信介質(zhì)：競(jìng)爭(zhēng)方式來使用通信介質(zhì)AB統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用會(huì)混亂嗎？通信介質(zhì)空閑才發(fā)，交替使用通信介質(zhì)，信號(hào)（數(shù)據(jù)）不會(huì)混亂分割時(shí)隙：ATM，但是不是使用固定時(shí)隙不分時(shí)隙：Ethernet，以太網(wǎng)存在什么問題？尋址混亂a1a2a3b1b2b3a1-b1通信，會(huì)不會(huì)a1送給了b2?第二頁，共46頁。物理層我們重點(diǎn)講了什么？AB在網(wǎng)絡(luò)看來強(qiáng)調(diào)聯(lián)通性，所以稱為鏈路第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第三頁，共46頁。物理層我們重點(diǎn)講了什么？4、基帶信號(hào)與基帶傳輸AB101100011101100011基帶信號(hào)經(jīng)過編碼后直接放在電路信道上第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第四頁，共46頁。物理層我們重點(diǎn)講了什么？5、基帶信號(hào)與頻帶傳輸AB101100011長(zhǎng)遠(yuǎn)距離101100011調(diào)制解調(diào)第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第五頁，共46頁。‘站’是什么概念？無線電磁信號(hào)有線電纜信號(hào)有線光纜信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信息信號(hào)信息的發(fā)送者信息的接收者通信-靠信號(hào)傳輸6第六頁，共46頁?！尽鞘裁锤拍睿繜o線電磁信號(hào)有線電纜信號(hào)有線光纜信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信息信號(hào)信息的發(fā)送者信息的接收者信息的生產(chǎn)者信息的消費(fèi)者反向信息的傳輸信息拿來干什么的？信息拿來使用的！合并叫信息處理7第七頁，共46頁?！尽鞘裁锤拍?？無線電磁信號(hào)有線電纜信號(hào)有線光纜信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信息信號(hào)信息的收發(fā)者信息的收發(fā)者信息的處理者信息的處理者8第八頁，共46頁。‘站’是什么概念？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信息信號(hào)信息的收發(fā)者信息的收發(fā)者信息的處理者信息的處理者站是對(duì)等的了9第九頁，共46頁?！尽鞘裁锤拍?？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信號(hào)信息的收發(fā)者信息的收發(fā)者信息的處理者信息的處理者關(guān)于站有些什么類型？信源：站作為信號(hào)生產(chǎn)者時(shí)的稱呼信宿：站作為信號(hào)消費(fèi)者時(shí)的稱呼信號(hào)放大整形距離太長(zhǎng)-信號(hào)衰弱–接收者無法識(shí)別中繼器：站作為信號(hào)復(fù)原時(shí)的稱呼10第十頁，共46頁?！尽鞘裁锤拍?？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信號(hào)信源：站作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者時(shí)的稱呼信宿：站作為數(shù)據(jù)消費(fèi)者時(shí)的稱呼轉(zhuǎn)發(fā)站：站作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的稱呼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息的收發(fā)者信息的處理者信息的收發(fā)者信息的處理者如你是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，怎么稱呼？數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)可能需要轉(zhuǎn)給別的站交換機(jī)路由器11第十一頁，共46頁。‘站’是什么概念？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信號(hào)信源：站作為信號(hào)/數(shù)據(jù)生產(chǎn)者時(shí)的稱呼信宿：站作為信號(hào)/數(shù)據(jù)消費(fèi)者時(shí)的稱呼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息的收發(fā)者信息的處理者信息的收發(fā)者信息的處理者信源、信宿，還有什么稱呼？數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)可能需要轉(zhuǎn)給別的站終端信號(hào)終端數(shù)據(jù)終端12第十二頁，共46頁?！尽鞘裁锤拍睿坑?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)信號(hào)單工：信號(hào)/數(shù)據(jù)只能往一個(gè)方向傳半雙工：信號(hào)/數(shù)據(jù)可以雙向傳，但不能同時(shí)傳信息的收發(fā)者信息的處理者信息的收發(fā)者信息的處理者兩站之間的工作模式有哪幾種？數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)全雙工：信號(hào)/數(shù)據(jù)可以同時(shí)雙向傳13第十三頁，共46頁。2個(gè)站之間的數(shù)據(jù)傳輸就是靠“一條”物理線路解決的站：數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收設(shè)備那么多個(gè)站怎么連接？全世界不可能只有2站吧？?jī)蓛上噙B引入交換機(jī)交換機(jī)多少條物理線路？多少條物理線路？地域廣、距離長(zhǎng)怎么辦？多交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)A區(qū)交換機(jī)D區(qū)交換機(jī)C區(qū)交換機(jī)B區(qū)第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十四頁，共46頁。問題：數(shù)據(jù)是怎么傳輸?shù)模恳虢粨Q機(jī)交換機(jī)XY101100011XYZAX有一個(gè)文件，1MX逐個(gè)把1024個(gè)分組發(fā)送給AA接收完了一個(gè)分組，就暫時(shí)存儲(chǔ)起來A為存儲(chǔ)的分組找到下一個(gè)出口W1M分為1024個(gè)1K的小分組A把分組繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)出去，比如ZA把所有分組都轉(zhuǎn)發(fā)出去，比如ZZ就接收到了所有的A轉(zhuǎn)發(fā)來的分組Z組裝A轉(zhuǎn)發(fā)來的分組，即X發(fā)來的第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十五頁，共46頁。問題：物理線路是共享的，怎么區(qū)分不同的數(shù)據(jù)？引入交換機(jī)交換機(jī)XY101100011XYZAX和Y都有數(shù)據(jù)要發(fā)給ZA到Z的線路被2個(gè)數(shù)據(jù)占用在A到Z的線路中混合了2個(gè)終端發(fā)來的數(shù)據(jù)混亂了？！如何解決了？交換機(jī)A怎么知道要把數(shù)據(jù)發(fā)給Z？而不是W？W純粹的物理層無法解決這些問題！第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十六頁，共46頁。一條鏈路是共享的，為什么不混亂？A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEA->E：abcdefC->D：abcdefXYXY傳輸二進(jìn)制位串，怎么識(shí)別A->E或C->D的數(shù)據(jù)？由于分組在X發(fā)送時(shí)一次發(fā)送完再發(fā)下一個(gè)分組，所以Y不會(huì)收到aabbcdcdefef等等2個(gè)分組交叉的混亂字串！問題：Y會(huì)收到abcdefabcdef字串，那么Y如何區(qū)分是1個(gè)？2個(gè)？還是3個(gè)分組？第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十七頁，共46頁。A交換機(jī)交換機(jī)CDEXYaA和C發(fā)出的分組無需同步，可以想發(fā)就發(fā)，無需知道其它鏈路的存在abcdefbcdefA-->X和CX不同鏈路到達(dá)X的，X接收時(shí)是從不同接口得到報(bào)文分別放入不同內(nèi)存區(qū)域（緩沖區(qū)），沒有任何混亂第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十八頁，共46頁。A交換機(jī)CDEXYaX發(fā)往Y的時(shí)候，是一個(gè)分組一個(gè)分組的進(jìn)行bcdefY不會(huì)接收到類似aabbccdedeff

的混亂Y接收到的數(shù)據(jù)可能是這樣的abcdefabcdefabcdef那么Y如何判斷是1個(gè)分組abcdefabcdef

還是2個(gè)分組abcdef和abcdef甚至3個(gè)分組abcd

和

efab

和

cdef？第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第十九頁，共46頁。A交換機(jī)CDEXYa解決的方法是2種：1）分組之間有一個(gè)空閑；bcdefY接收到的數(shù)據(jù)是這樣的abcdef‘空閑’

abcdefabcdefY根據(jù)空閑判斷是2個(gè)分組abcdef和abcdef這種方法是物理層來實(shí)現(xiàn)分組的區(qū)分的！第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十頁，共46頁。A交換機(jī)CDEXYa解決的方法是2種：1）分組之間有一個(gè)空閑；bcdef2）增頭和尾標(biāo)識(shí)，分組間無需空閑，在分組數(shù)據(jù)前后加標(biāo)識(shí)，比如s和eX發(fā)送sabcdefesabcdefe，Y收到的也是

sabcdefesabcdefeabcdefY根據(jù)s和e判斷是2個(gè)分組abcdef和abcdefsees增加的頭尾標(biāo)識(shí)，是一個(gè)字串或2進(jìn)制位串，我們稱為圖案。這個(gè)方法不是物理層實(shí)現(xiàn)的，是鏈路層實(shí)現(xiàn)的！第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十一頁，共46頁。ACDEXY為什么AE的數(shù)據(jù)分組一定是送到E的？為什么CD的數(shù)據(jù)分組一定是送到D的？Z無法分別sabcdefe

和sabcdefe的目的地abcdefseabcdefesZ？？第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十二頁，共46頁。ACDEXY為什么AE的數(shù)據(jù)分組一定是送到E的？為什么CD的數(shù)據(jù)分組一定是送到D的？Z無法分別sabcdefe

和sabcdefe的目的地Z解決方法是增加地址:

sEabcdefe

和sDabcdefeabcdefseEabcdefesDZ通過判斷地址來實(shí)現(xiàn)分發(fā)所謂的地址是在哪里增加的？在數(shù)據(jù)的源點(diǎn)，A和CabcdefseEabcdefesD第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十三頁，共46頁。ACDEXYZ分組數(shù)據(jù)加上頭尾標(biāo)識(shí)及地址等的信息后的新分組:

sEabcdefe

和sDabcdefeabcdefseEabcdefesDabcdefseEabcdefesD幀頭標(biāo)識(shí)目的地址源地址其它信息數(shù)據(jù)N字節(jié)尾標(biāo)識(shí)第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十四頁，共46頁。在兩結(jié)點(diǎn)之間如何確定一個(gè)分組

---幀的開始和結(jié)束？A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDE問題：Y會(huì)收到abcdefabcdef字串，那么Y如何區(qū)分是1個(gè)？2個(gè)？還是3個(gè)分組？A->E：abcdefC->D：abcdefY第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十五頁，共46頁。FACFFCSI8bit88N168I1、物理層能夠識(shí)別幀嗎？2、幀界定標(biāo)記的定義-特別的圖案；3、字符方式4、位串方式管理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)se在兩結(jié)點(diǎn)之間如何確定一個(gè)分組

---幀的開始和結(jié)束？第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十六頁，共46頁。1、幀界定標(biāo)記的定義后會(huì)出現(xiàn)什么問題？2、以字符方式為例管理數(shù)據(jù)Iamastudent!se管理數(shù)據(jù)Iama\stud\ent!se思考：傳輸數(shù)據(jù)中出現(xiàn)‘\’如何解決？在兩結(jié)點(diǎn)之間如何確定一個(gè)分組

---幀的開始和結(jié)束？第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十七頁，共46頁。透明傳輸：

數(shù)據(jù)鏈路層傳送的數(shù)據(jù)的比特組合必須是不受限制的，不能禁止傳送某種特殊的比特組合。第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十八頁，共46頁。交換機(jī)要完成哪些事？A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEY幀的接收幀的識(shí)別幀的透明處理幀的排隊(duì)幀的尋址幀的發(fā)送第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第二十九頁，共46頁。終端機(jī)要完成哪些事？A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEY幀的接收幀的識(shí)別幀的透明處理幀的排隊(duì)幀的尋址：判斷是終點(diǎn)幀的發(fā)送第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第三十頁，共46頁。最主要的通信指標(biāo)第三十一頁，共46頁。站站通信介質(zhì)：是（電磁光）信號(hào)的載體站之間的通信有什么指標(biāo)來衡量？長(zhǎng)度：站之間的距離，米、千米速度：信號(hào)傳播速度，每秒千米信號(hào)在電纜的傳播速度是每秒20萬千米信號(hào)發(fā)送和接收速度，每秒位、bps信號(hào)產(chǎn)生放在通信介質(zhì)的速度，或反之帶寬：10Mbps差錯(cuò)率：信號(hào)被破壞的比例第三十二頁，共46頁。發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延：指結(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使數(shù)據(jù)包從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。即數(shù)據(jù)包第一個(gè)比特開始發(fā)送到最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需要的時(shí)間。信道帶寬即數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）33第三十三頁，共46頁。傳播時(shí)延傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。信號(hào)發(fā)送速率和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）34第三十四頁，共46頁。通信網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)是什么？A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEY延時(shí)（時(shí)延）帶寬傳播時(shí)延（介質(zhì)類型+長(zhǎng)度）發(fā)送與接收時(shí)延（每個(gè)站的帶寬可能不一樣）轉(zhuǎn)發(fā)處理時(shí)延（每個(gè)站的CPU和內(nèi)存不一樣）差錯(cuò)處理時(shí)延（每個(gè)終端的CPU和內(nèi)存不一樣）第1章通信與網(wǎng)絡(luò)第三十五頁，共46頁。ABAB寬帶線路窄帶線路在寬帶線路上比特傳播得快在窄帶線路上比特傳播得慢關(guān)于寬帶和窄帶錯(cuò)誤的概念在線路上（同類型介質(zhì)）跑得一樣快！36第三十六頁，共46頁。ABAB寬帶線路窄帶線路關(guān)于寬帶和窄帶正確的概念帶寬：每秒鐘從站注入到通信線路（介質(zhì)）的數(shù)據(jù)位數(shù)量。寬帶、窄帶：相對(duì)的概念，寬比窄有更多數(shù)據(jù)注入線路。每個(gè)紅塊表示一位數(shù)據(jù)的話37第三十七頁，共46頁。常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）在計(jì)算機(jī)（智能設(shè)備）里K=210=1024，M=220,G=230,T=240請(qǐng)注意：在數(shù)字通信界也有用K=210=1024，M=220,G=23038第三十八頁，共46頁。時(shí)延(delay或latency)時(shí)延：指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或一條鏈路）的一端傳送到另一端所需要的時(shí)間。總時(shí)延＝發(fā)送時(shí)延＋傳播時(shí)延＋處理時(shí)延

(交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延+終端處理時(shí)延)發(fā)送器結(jié)點(diǎn)

B結(jié)點(diǎn)

A數(shù)據(jù)鏈路隊(duì)列…1011001在隊(duì)列中產(chǎn)生處理時(shí)延在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延隨機(jī)性很大在接收器產(chǎn)生接收時(shí)延接收器39第三十九頁，共46頁。AB發(fā)送裝置發(fā)送與接收速率接收裝置t1發(fā)送所需時(shí)間t2傳播所需時(shí)間t1接收所需時(shí)間1bit所需時(shí)間=2*t1+t2AB發(fā)送傳播接收N位的總延時(shí)N*t1t2+t1Nbit所需時(shí)間=N*t1+t2+t1=(N+1)*t1+t2第四十頁，共46頁。計(jì)算從A到D的10KB數(shù)據(jù)的總時(shí)延！假設(shè)分10組。A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEY20kmps,1km10Mbps轉(zhuǎn)發(fā)處理時(shí)延（每個(gè)站每個(gè)組都是0.005秒，每個(gè)站內(nèi)存足夠大）差錯(cuò)處理時(shí)延：A和D處理1MB數(shù)據(jù)各0.2秒第1章通信與網(wǎng)絡(luò)100Mbps10Mbps第四十一頁，共46頁。計(jì)算從A到D的10KB數(shù)據(jù)的總時(shí)延！假設(shè)分10組。A交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)BCDEY20kmps,1km10Mbpst3=0.005秒差錯(cuò)處理時(shí)延：A和D處理1MB數(shù)據(jù)各0.2秒第1章通信與網(wǎng)絡(luò)100Mbps10Mbps每個(gè)組t1=1024*8/(10*10^6)秒