采用存储转发的分组交换技术,实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。
它的工作机理是:首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块,在每个数据块前面加上一些控制信息(即首部),包括诸如数据收发的目的地址、源地址,数据块的序号等,形成一个个分组,然后各分组在交换网内采用“存储转发”机制将数据从源端发送到目的端。由于节点交换机暂时存储的是一个个短的分组,而不是整个的长报文,且每一分组都暂存在交换机的内存中并可进行相应的处理,这就使得分组的转发速度非常快。
分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成,每一结点就是一个小型计算机。 基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信,其通信过程需要定义严格的协议;
分组交换网的主要优点:
1、高效。在分组传输的过程中动态分配传输带宽。2、灵活。每个结点均有智能,可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。3、迅速。以分组作为传送单位,在每个结点存储转发,网络使用高速链路。4、可靠。完善的网络协议;分布式多路由的通信子网。
电路交换相比,分组交换的不足之处是:① 每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时,考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间,以及每一分组经过的路由可能不等同,使得每一分组的传输延时长短不一。因此,它不适用于一些实时、连续的应用场合,如电话话音、视频图像等数据的传输;② 由于每一分组都额外附加一个头信息,从而降低了携带用户数据的通信容量; ③ 分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理,如在发送端需要将长报文划分为若干段分组,在接收端必须按序将每个分组组装起来,恢复出原报文数据等,从而降低了数据传输的效率。 习题1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答:电路交换,它的主要特点是:① 在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路或信道带宽,即采用的是静态分配策略;② 通信双方建立的通路中任何一点出现了故障,就会中断通话,必须重新拨号建立连接,方可继续,这对十分紧急而重要的通信是不利的。显然,这种交换技术适应模拟信号的数据传输。然而在计算机网络中还可以传输数字信号。数字信号通信与模拟信号通信的本质区别在于数字信号的离散性和可存储性。这些特性使得它在数据传输过程中不仅可以间断分时发送,而且可以进行再加工、再处理。
③ 计算机数据的产生往往是“突发式”的,比如当用户用键盘输入数据和编辑文件时,或计算机正在进行处理而未得出结果时,通信线路资源实际上是空闲的,从而造成通信线路资源的极大浪费。据统计,在计算机间的数据通信中,用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。另外,由于各异的计算机和终端的传输数据的速率各不相同,采用电路交换就很难相互通信。
分组交换具有高效、灵活、可靠等优点。但传输时延较电路交换要大,不适用于实时数据业务的传输。
㈡ 简述计算机网络的组成,以及各个组成部分的作用
计算机网络由七层组成:
1、物理层:传递信息需要利用一些物理传输媒体,如双绞线、同轴电缆、光纤等。物理层的任务就是为上层提供一个物理的连接,以及该物理连接表现出来的机械、电气、功能和过程特性,实现透明的比特流传输。
2、数据链路层:数据链路层负责在2个相邻的结点之间的链路上实现无差错的数据帧传输。在接收方接收到数据出错时要通知发送方重发,直到这一帧无差错地到达接收结点,数据链路层就是把一条有可能出错的实际链路变成让网络层看起来像不会出错的数据链路。
3、网络层:网络中通信的2个计算机之间可能要经过许多结点和链路,还可能经过几个通信子网。网络层数据传输的单位是分组。网络层的主要任务是为要传输的分组选择一条合适的路径,使发送分组能够正确无误地按照给定的目的地址找到目的主机,交付给目的主机的传输层。
4、传输层:传输层的主要任务是通过通信子网的特性,最佳地利用网络资源,并以可靠与经济的方式为2个端系统的会话层之间建立一条连接通道,以透明地传输报文。传输层向上一层提供一个可靠的端到端的服务,使会话层不知道传输层以下的数据通信的细节。
5、会话层:在会话层以及以上各层中,数据的传输都以报文为单位,会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立以及维护应用之间的通信机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。
6、表示层:这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将要交换的数据从适合某一用户的抽象语法,转换为适合OSI内部表示使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩、加密和解密等工作都由表示层负责。
7、应用层:这是OSI参考模型的最高层。应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需求,以及提供网络与用户软件之间的接口服务。
(2)计算机网络中的抑制分组的作用扩展阅读:
传输层作为整个计算机网络的核心,是惟一负责总体数据传输和控制的一层。因为网络层不一定保证服务的可靠,而用户也不能直接对通信子网加以控制,因此在网络层之上,加一层即传输层以改善传输质量。
传输层利用网络层提供的服务,并通过传输层地址提供给高层用户传输数据的通信端口,使系统间高层资源的共享不必考虑数据通信方面和不可靠的数据传输方面的问题。
㈢ 计算机网络之五层协议
一:概述
计算机网络 (网络)把许多 计算机 连接在一起,而 互联网 则把许多网络连接在一起,是 网络的网络 。因特网是世界上最大的互联网。
以小写字母i开始的internet( 互联网或互连网 )是 通用 名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(通信规则)可以是 任意 的。
以大写字母I开始的Interent( 因特网 )是 专有 名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用的是 TCP/IP 协议族 作为通信规则,且其前身是美国的 ARPANET 。
因特网现在采用 存储转发 的 分组交换 技术,以及三层因特网服务提供者(ISP)结构。
因特网按 工作方式 可以划分为 边缘 部分和 核心 部分,主机在网络的边缘部分,作用是进行信息处理。 路由器 是在网络的核心部分,作用是:按存储转发方式进行 分组交换 。
计算机通信是计算机的 进程 (运行着的程序)之间的通信,计算机网络采用 通信方式 :客户–服务器方式和对等连接方式(P2P方式)
按作用 范围 不同,计算机网络分为:广域网WAN,城域网MAN,局域网LAN和个人区域网PAN。
五层协议 的体系结构由:应用层,运输层,网络层,数据链路层和物理层。
<1>:应用层 : 是体系结构中的最高层,应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 。应用层协议定义的是 应用进程间通信和交互的规则 。
<2>:运输层 :任务是负责向 两个主机中的进程之间的通信提供可靠的端到端服务 ,应用层利用该服务传送应用层报文。
TCP :提供面向连接的,可靠的数据传输服务,其数据传输的单位是报文段。
UDP :提供无连接的,尽最大努力的数据传输服务,不保证数据传输的可靠性。
<3>网络层: 网络层的任务就是要选择合适的路由,在发送数据时, 网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报 封装 成分组或包进行交付给目的站的运输层。
<4>数据链路层: 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧(frame)为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
<5>:物理层: 物理层的任务就是 透明 地传送比特流,物理层还要确定连接电缆插头的 定义 及 连接法 。
运输层最重要的协议是:传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP ,而网络层最重要的协议是网络协议 IP 。
分组交换的优点:高效、灵活、迅速、可靠。
网络协议主要由三个要素组成: (1)语法:即数据和控制信息的结构或者格式; (2)语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。 (3)同步:即事件实现顺序的详细说明。
二:物理层
物理层的主要任务:描述为确定与 传输媒体 的 接口 有关的一些特性。
机械特性 :接口所用接线器的形状和尺寸,引脚数目和排列,固定和锁定装置等,平时常见的各种规格的插件都有严格的 标准化的规定 。
电气特性 :接口电缆上的各条线上出现的电压 范围 。
功能特性 :某条线上出现的某一电平的点电压表示何种 意义 ;
过程特性 :指明对不同功能的各种可能事件的出现 顺序 。
通信的目的 是: 传送消息 , 数据 是运送消息的 实体 。 信号 是数据的电气或电磁的表现。
根据信号中代表 参数 的取值方式不同。 信号分为 : 模拟信号 (连续无限)+ 数字信号 (离散有限)。代表数字信号不同的离散数值的基本波形称为 码元 。
通信 的双方信息交互的方式来看,有三中 基本方式 :
单向 通信(广播)
双向交替 通信(**半双工**_对讲机)
双向同时 通信( 全双工 _电话)
调制 :来自信源的信号常称为基带信号。其包含较多低频成分,较多信道不能传输低频分量或直流分量,需要对其进行调制。
调制分为 两大类 : 基带调制 (仅对波形转换,又称 编码 ,D2D)+ 带通调制 (基带信号频率范围搬移到较高频段, 载波 调制,D2M)。
编码方式 :
不归零制 (正电平1/负0)
归零制度 (正脉冲1/负0)
曼彻斯特编码 (位周期中心的向上跳变为0/下1)
差分曼彻斯特编码 (每一位中心处有跳变,开始辩解有跳变为0,无跳变1)
带通调制方法 : 调 幅 ( AM ):(0, f1) 。调 频 ( FM ):(f1, f2) 。调 相 ( PM ):(0 , 180度) 。
正交振幅调制(QAM)物理层 下面 的 传输媒体 (介质): 不属于任何一层 。包括有: 引导性传输媒体 :双绞、同轴电缆、光缆 、 非引导性传输媒体 :短波、微波、红外线。
信道复用技术 : 频分复用 :(一样的时间占有不不同资源) ; 时分复用 :(不同时间使用同样资源) ;统计时分复用、波分复用(WDM)、码分复用(CDM)。
宽带接入技术 : 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)(用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)
三:数据链路层
数据链路层使用的 信道 有 两种类型: * 点对点(PPP) 信道+ 广播*信道
点对点信道的数据链路层的协议数据单元- -帧
数据链路层协议有许多, 三个基本问题 是共同的
封装成桢
透明传输
差错检测
局域网的数据链路层拆成两个子层,即 逻辑链路层(LLC) 子层+ 媒体接入控制(MAC) 子层;
适配器的作用:
计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器,适配器本来是主机箱内插入的一块网络接口板,又称网络接口卡,简称( 网卡 )。
以太网采用 无连接 的工作方式,对发送的数据帧 不进行编号 ,也不要求对方发回确认,目的站收到差错帧就丢掉。
以太网采用的协议是:具有 冲突检测 的 载波监听多点接入 ( CSMA/CD )。协议的要点是: 发送前先监听,边发送边监听,一旦发现总线出现了碰撞,就立即停止发送。
以太网的硬件地址 , MAC 地址实际上就是适配器地址或者适配器标识符。 48位长 , 以太网最短帧长:64字节。争用期51.2微秒。
以太网适配器有 过滤 功能:只接收 单播帧,广播帧,多播帧 。
使用 集线器 可以在 物理层 扩展以太网(半双工),使用 网桥 可以在 数据链路层 扩展以太网(半双工),网桥转发帧时, 不改变帧 的源地址。网桥 优点 :对帧进行转发过滤,增大 吞吐量 。扩大网络物理范围,提高 可靠 性,可 互连 不同物理层,不同MAC子层和不同速率的以太网。 网桥 缺点 :增加时延,可能产生广播风暴。
透明网桥 : 自学习 办法处理接收到的帧。
四:网络层
TCP/IP 体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接,尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺,不保证分组交付的时限, 进程 之间的通信的 可靠性 由 运输层 负责。
一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的,分类的 IP地址 包括A类( 1~126 )、B类( 128~191 )、C类( 192~223 单播地址)、D类( 多播 地址)。
分类的IP地址由 网络号字段 和 主机号字段 组成。
物理地址(硬件地址)是数据链路层和物理层使用的地址,而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种 逻辑地址 ,数据链路层看不见数据报的IP地址。
IP首部中的 生存时间 段给出了IP数据报在因特网中经过的 最大路由器数 ,可防止IP数据报在互联网中无限制的 兜圈 子。
地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol) 把IP地址解析为 硬件地址 ,它解决 同一个局域网的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题 ,是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索,用来定位一个下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不再同一链路上时,可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址,不过ARP只适用于IPV4,不能用于IPV6,IPV6中可以用ICMPV6替代ARP发送邻居搜索消息。
路由选择协议有两大类: 内部网关 协议(RIP和OSPE)和 外部网关 协议(BGP-4)。
网际控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol )控制报文协议。是IP层协议,ICMP报文作为IP数据报的数据,加上首部后组成IP数据报发送出去,使用ICMP并不是实现了可靠传输。ICMP允许主机或者路由器 报告差错 情况和 提供有关异常 的情况报告。
ICMP是一个重要应用是分组网间探测 PING
与单播相比,在一对多的通信中,IP多播可大大节约网络资源, IP多播使用D类地址,IP多播需要使用 网际组管理协议IGMP 和多播路由选择协议。
五: 运输层
网络层为主机之间提供逻辑通信,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
运输层有两个协议 TCP和UDP
运输层用一个 16位 端口号来标志一个端口。
UDP特点 :无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一,多对一,一对多,多对多的交互通信。首部开销小。
TCP特点: 面向连接,每一条TCP连接只能是点对点、提供可靠的交付服务,提供全双工通信、面向字节流。
TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点,这样的端点就叫 套接字 。
流量控制 是一个 端到端 的问题,是接收端抑制发送端发送数据的速率,以方便接收端来得及接收。 拥塞控制 是一个全局性过程,涉及到所有的主机,所有的路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
TCP拥塞控制采用四种算法: 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复 。
传输有 三个连接 :连接建立、数据传送、连接释放。
TCP连接建立采用三次握手机制,连接释放采用四次握手机制。
六:应用层
文件传送协议FTP 使用 TCP 可靠传输服务。FTP使用客户服务器方式,一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。在进行文件传输时,FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接,控制连接和数据连接,实际用于传输文件的是 数据连接 。
万维网 WWW 是一个大规模,联机式的信息储藏所,可以方便从因特网上一个站点链接到另一个站点。
万维网使用 统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档,并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL 。
㈣ 在计算机网络中,信息的传递为什么要分组
将信息分组并行传输,比如讲一个1024kb大小的文件传给你,分10组并行传输我需要1s,如果不分组,我串行传输,我就需要等前面的发送后才能发送后面的数据,计算机网络中有一种UDP(user data protocal),它是无连接的不可靠,也就是不保证信息到达的时间顺序,就是利用这个原理,分组不用等待,也就是异步的概念。
㈤ 计算机网络主要具有哪些功能
计算机网络的功能主要体现在三个方面:信息交换、资源共享、分布式处理。
⑴信息交换
这是计算机网络最基本的功能,主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物、电子贸易、远程电子教育等。
⑵资源共享
所谓的资源是指构成系统的所有要素,包括软、硬件资源,如:计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、通信线路、数据库、文件和其他计算机上的有关信息。
由于受经济和其他因素的制约,这些资源并非(也不可能)所有用户都能独立拥有,所以网络上的计算机不仅可以使用自身的资源,也可以共享网络上的资源。因而增强了网络上计算机的处理能力,提高了计算机软硬件的利用率。
⑶分布式处理
一项复杂的任务可以划分成许多部分,由网络内各计算机分别协作并行完成有关部分,使整个系统的性能大为增强。
(5)计算机网络中的抑制分组的作用扩展阅读:
从用户角度看,计算机网络是这样定义的:存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源,而整个网络像一个大的计算机系统一样,对用户是透明的。
一个比较通用的定义是:利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来,以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。
从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说,计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。
最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路,即两个节点和一条链路。
时延是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。时延是个很重要的性能指标,它有时也称为延迟或迟延。网络中的时延是由以下几个不同的部分组成的。
① 发送时延。
发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
因此发送时延也叫做传输时延。发送时延的计算公式是:
发送时延=数据帧长度(bit/s)/信道带宽(bit/s)
由此可见,对于一定的网络,发送时延并非固定不变,而是与发送的帧长(单位是比特)成正比,与信道带宽成反比。
② 传播时延。
传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延的计算公式是:
传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)
电磁波在自由空间的传播速率是光速,即3.0×10km/s。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间要略低一些。
③ 处理时延。
主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理,例如分析分组的首部,从分组中提取数据部分,进行差错检验或查找适当的路由等,这就产生了处理时延。
④ 排队时延。
分组在经过网络传输时,要经过许多的路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。
这样,数据在网络中经历的总时延就是以上四种时延之和:
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
㈥ 计算机网络(名词解释)
计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来可以功能完善的网总软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
㈦ 计算机网络
首先说HUB,也就是集线器。它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。而交换机(又名交换式集线器)作用与集线器大体相同。但是两者在性能上有区别:集线器采用的式共享带宽的工作方式,而交换机是独享带宽。这样在机器很多或数据量很大时,两者将会有比较明显的。而路由器与以上两者有明显区别,它的作用在于连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径 ,可以说一般情况下个人用户需求不大。路由器是产生于交换机之后,就像交换机产生于集线器之后,所以路由器与交换机也有一定联系,并不是完全独立的两种设备。路由器主要克服了交换机不能路由转发数据包的不足。
总的来说,路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面:
(1)工作层次不同
最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。
(2)数据转发所依据的对象不同
交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。
(3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域
由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火墙的服务
路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。
交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。 路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。
目前个人比较多宽带接入方式就是ADSL,因此笔者就ADSL的接入来简单的说明一下。现在购买的ADSL猫大多具有路由功能(很多的时候厂家在出厂时将路由功能屏蔽了,因为电信安装时大多是不启用路由功能的,启用DHCP。打开ADSL的路由功能),如果个人上网或少数几台通过ADSL本身就可以了,如果电脑比较多你只需要再购买一个或多个集线器或者交换机。考虑到如今集线器与交换机的 价格相差十分小,不是特殊的原因,请购买一个交换机。不必去追求高价,因为如今产品同质化十分严重,我最便宜的交换机现在没有任 何问题。给你一个参考报价,建议你购买一个8口的,以满足扩充需求,一般的价格100元左右。接上交换机,所有电脑再接到交换机上就行了。余下所要做的事情就只有把各个机器的网线插入交换机的接口,将猫的网线插入uplink接口。然后设置路由功能,DHCP等, 就可以共享上网了。
看完以上的解说读者应该对交换机、集线器、路由器有了一些了解,目前的使用主要还是以交换机、路由器的组合使用为主,具体的组合方式可根据具体的网络情况和需求来确定。
交换机与路由器的区别
计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起,它们之间并不能进行通信,那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时,就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的,也就是说,从功能上和逻辑上看,这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络,或称为互联网络,也可简称为互联网、互连网。
将网络互相连接起来要使用一些中间设备(或中间系统),ISO的术语称之为中继(relay)系统。根据中继系统所在的层次,可以有以下五种中继系统:
1.物理层(即常说的第一层、层L1)中继系统,即转发器(repeater)。
2.数据链路层(即第二层,层L2),即网桥或桥接器(bridge)。
3.网络层(第三层,层L3)中继系统,即路由器(router)。
4.网桥和路由器的混合物桥路器(brouter)兼有网桥和路由器的功能。
5.在网络层以上的中继系统,即网关(gateway).
当中继系统是转发器时,一般不称之为网络互联,因为这仅仅是把一个网络扩大了,而这仍然是一个网络。高层网关由于比较复杂,目前使用得较少。因此一般讨论网络互连时都是指用交换机和路由器进行互联的网络。本文主要阐述交换机和路由器及其区别。
2 交换机和路由器
“交换”是今天网络里出现频率最高的一个词,从桥接到路由到ATM直至电话系统,无论何种场合都可将其套用,搞不清到底什么才是真正的交换。其实交换一词最早出现于电话系统,特指实现两个不同电话机之间话音信号的交换,完成该工作的设备就是电话交换机。所以从本意上来讲,交换只是一种技术概念,即完成信号由设备入口到出口的转发。因此,只要是和符合该定义的所有设备都可被称为交换设备。由此可见,“交换”是一个涵义广泛的词语,当它被用来描述数据网络第二层的设备时,实际指的是一个桥接设备;而当它被用来描述数据网络第三层的设备时,又指的是一个路由设备。
我们经常说到的以太网交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备,它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。
由此可见,交换机内部核心处应该有一个交换矩阵,为任意两端口间的通信提供通路,或是一个快速交换总线,以使由任意端口接收的数据帧从其他端口送出。在实际设备中,交换矩阵的功能往往由专门的芯片(ASIC)完成。另外,以太网交换机在设计思想上有一个重要的假设,即交换核心的速度非常之快,以致通常的大流量数据不会使其产生拥塞,换句话说,交换的能力相对于所传信息量而无穷大(与此相反,ATM交换机在设计上的思路是,认为交换的能力相对所传信息量而言有限)。
虽然以太网第二层交换机是基于多端口网桥发展而来,但毕竟交换有其更丰富的特性,使之不但是获得更多带宽的最好途径,而且还使网络更易管理。
而路由器是OSI协议模型的网络层中的分组交换设备(或网络层中继设备),路由器的基本功能是把数据(IP报文)传送到正确的网络,包括:
1.IP数据报的转发,包括数据报的寻径和传送;
2.子网隔离,抑制广播风暴;
3.维护路由表,并与其他路由器交换路由信息,这是IP报文转发的基础。
4.IP数据报的差错处理及简单的拥塞控制;
5.实现对IP数据报的过滤和记帐。
对于不同地规模的网络,路由器的作用的侧重点有所不同。
在主干网上,路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器,必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表,并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。
在地区网中,路由器的主要作用是网络连接和路由选择,即连接下层各个基层网络单位--园区网,同时负责下层网络之间的数据转发。
在园区网内部,路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网(LAN),其中所有主机处于同一逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大,局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中,处个子网在逻辑上独立,而路由器就是唯一能够分隔它们的设备,它负责子网间的报文转发和广播隔离,在边界上的路由器则负责与上层网络的连接。
3 第二层交换机和路由器的区别
传统交换机从网桥发展而来,属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速,由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。
1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。
2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。
3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路由器继续进行广播。
4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。
5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。
6.介质相关:交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换,但这种转换过程比较复杂,不适合ASIC实现,势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连,而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同,它主要用于不同网络之间互连,因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势,但价格昂贵,报文转发速度低。
近几年,交换机为提高性能做了许多改进,其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。
划分子网可以缩小广播域,减少广播风暴对网络的影响。路由器每一接口连接一个子网,广播报文不能经过路由器广播出去,连接在路由器不同接口的子网属于不同子网,子网范围由路由器物理划分。对交换机而言,每一个端口对应一个网段,由于子网由若干网段构成,通过对交换机端口的组合,可以逻辑划分子网。广播报文只能在子网内广播,不能扩散到别的子网内,通过合理划分逻辑子网,达到控制广播的目的。由于逻辑子网由交换机端口任意组合,没有物理上的相关性,因此称为虚拟子网,或叫虚拟网。虚拟网技术不用路由器就解决了广播报文的隔离问题,且虚拟网内网段与其物理位置无关,即相邻网段可以属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于不同虚拟网,而相隔甚远的两个网段可能属于同一个虚拟网。不同虚拟网内的终端之间不能相互通信,增强了对网络内数据的访问控制。
交换机和路由器是性能和功能的矛盾体,交换机交换速度快,但控制功能弱,路由器控制性能强,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的技术是三层交换,既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能。
4 第三层交换机和路由器的区别
在第三层交换技术出现之前,几乎没有必要将路由功能器件和路由器区别开来,他们完全是相同的:提供路由功能正在路由器的工作,然而,现在第三层交换机完全能够执行传统路由器的大多数功能。作为网络互连的设备,第三层交换机具有以下特征:
1.转发基于第三层地址的业务流;
2.完全交换功能;
3.可以完成特殊服务,如报文过滤或认证;
4.执行或不执行路由处理。
第三层交换机与传统路由器相比有如下优点:
1.子网间传输带宽可任意分配:传统路由器每个接口连接一个子网,子网通过路由器进行传输的速率被接口的带宽所限制。而三层交换机则不同,它可以把多个端口定义成一个虚拟网,把多个端口组成的虚拟网作为虚拟网接口,该虚拟网内信息可通过组成虚拟网的端口送给三层交换机,由于端口数可任意指定,子网间传输带宽没有限制。
2.合理配置信息资源:由于访问子网内资源速率和访问全局网中资源速率没有区别,子网设置单独服务器的意义不大,通过在全局网中设置服务器群不仅节省费用,更可以合理配置信息资源。
3.降低成本:通常的网络设计用交换机构成子网,用路由器进行子网间互连。目前采用三层交换机进行网络设计,既可以进行任意虚拟子网划分,又可以通过交换机三层路由功能完成子网间通信,为此节省了价格昂贵的路由器。
4.交换机之间连接灵活:作为交换机,它们之间不允许存在回路,作为路由器,又可有多条通路来提高可靠性、平衡负载。三层交换机用生成树算法阻塞造成回路的端口,但进行路由选择时,依然把阻塞掉的通路作为可选路径参与路由选择。
5 结论
综上所述,交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广播应用。
㈧ 在计算机网络中TCP流量控制和拥塞控制的作用
拥塞控制:防止过多的数据注入到网络中,这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制所要做的都有一个前提:网络能够承受现有的网络负荷。拥塞控制是一个全局性的过程,涉及到所有的主机、路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
流量控制:指点对点通信量的控制,是端到端正的问题。流量控制所要做的就是抑制发送端发送数据的速率,以便使接收端来得及接收
㈨ 求自考《计算机网络及应用教程》的名称解释 越多越好
第一章
计算机网络四个发展阶段:面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络、因特网广泛应用和高速网络技术发展。
我国三大网络:电信网络、广播电视网络、计算机网络。
未来发展趋势:宽带、全光、多媒体、移动、下一代网络。
计算机网络由资源子网和通信子网构成。
计算机网络的定义:利用通讯设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。
计算机网络的功能:软/硬件资源共享、用户间信息交换。
计算机网络的应用:办公自动化、远程教育、电子银行、证券及期货交易、企业网络、智能大厦和结构化综合布线系统。
计算机网络的分类:
按拓扑结构:星形、总线形、环形、树形、混合形、网形。
按交换方式:电路交换网、报文交换网、分组交换网。
按覆盖范围:广域网、城域网、局域网。
按传输技术:广播方式网络、点对点方式网络。
ISO(国际标准化组织),ITU(国际电信联盟),IETF(因特网工程特别任务组)
第二章
网络协议:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
网络协议由三个要素组成:语义、语法、时序关系。
分层:将一个复杂的划分为若干个简单的
网络的体系结构:计算机网络各层次结构模型及其协议的集合
面向连接服务:开始时建立连接,传输时不用携带目的节点的地址。
无连接服务:开始时不需建立连接,每个分组都要携带完整的目的节点地址,不同分组可能选择不同路径达到目的节点,节点接收到的分组可能出现乱序、重复、丢失的现象。协议相对简单,效率较高。
OSI/RM:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
TCP/IP:主机-网络层、互联层、传输层、应用层。
ORI/RM与TCP/IP的比较:
共同:1,两者都以协议栈的概念为基础,协议栈中的协议彼此相互独立,2,都采用了层次结构的概念,各层功能大体相似。
不同:1,OSI有7层,TCP/IP有4层。TCP/IP网络层提供无连接通信,传输层支持2种。OSI网络层支持2种,传输层支持面向连接的通信。
第三章
物理层定义:在物理信道实体之间合理地通过中间系统,为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段
DTE::数据终端设备,对属于用户所有的联网设备或工作站的统称,如计算机、终端等。
DCE:数据通信设备,为用户提供入网连接点的网络设备的统称,如调制解调器。
物理信道的特性:机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。
电气特性分三种:1,非平衡方式(非平衡发送器+接收器+1导线+1地线),2,采用差动接收器的非平衡方式(非平衡发送器+差动接收器+1导线+2地线),3,平衡方式(平衡发送器+差动接收器+2导线+2地线)。
功能特性分四类:数据信号线、控制信号线、定时信号线、接地线。
EIA(美国电子工业协会) RS-232C,:提供了利用公用电话网络作为传输介质,通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。
RS-422(平衡方式),RS-423(采用差动接收器的非平衡方式)
X.21机械特性采用15芯标准
有线介质:双绞线、同轴电缆、光纤。无线介质:无线电波、微波、红外线、激光、卫星通信。
同轴电缆分基带同轴电缆(阻抗50欧,支持百台设备)和宽带同轴电缆(阻抗75欧,支持千台设备)。
光纤:多模是发光二极管LED,注入型激光二极管ILD是单模。
数据传输速率:是指每秒能传输的二进制信息位数,单位为位/秒(bps)。R=1/T*log2N (bps)
信号传输速率(调制速率):表示单位时间内通过信道传输的码元个数。R=1/T (Baud)
信道容量:表征一个信道传输数据的能力,单位为位/秒(bps)。
信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,数据传输速率表示实际的数据传输速率。
奈奎斯特公示:C=2*H*log2N (bps),香农公式:C=H*log2(1+S/N)(bps)(H:信道带宽,S/N:信噪比)
误码率=出错数/总数
调制解调器:数字转模拟,CODEC:模拟转数字
放大器:增强信号中的能量,同时使噪音分量增强。中继器:重新生成信号。
数据通信:是一种通过计算机或其他数据装置与通信线路,完成数据编码信号的传输、转接、存储和处理的通信技术。
多路复用技术:频分多路复用FDM,时分多路复用TDM,波分是频分的变形。
FDM:物理信道分为若干子信道,同时传送若干信号。
TDM:物理信道按时间片轮流分给多个信号使用。
采样,量化,编码。字长=log2N
传输线路三个主要问题:衰减、延迟畸变、噪声。
分组交换网分为虚电路和数据报两种
第四章
数据链路层的功能:帧同步、差错控制、流量控制、链路管理。
差错控制:反馈重发、超时计时器、帧编号。
流量控制:数据链路层控制相邻两节点之间数据链路上的流量,传输层控制从源到最终目的之间端对端的流量。
噪声有两大类:随即热噪声和冲击噪声。
停-等: 发送窗口=1,接收窗口=1;
Go-back-N: 发送窗口>1,接收窗口=1;
选择重传: 发送窗口>1,接收窗口>1;
异步协议:字符内同步,字符间异步;同步协议:许多字符和比特组成的帧同步。
BSC:面向字符,分为数据报文和监控报文两类。
数据报文:
SYN SYN STX 报文 ETX BCC
SYN SYN SOH 报头 STX 报文 ETX BCC
SYN SYN SOH 报头 STX 报文 ETB BCC
SYN SYN STX 报文 ETB BCC
监控报文:
SYN SYN ACK
SYN SYN NAK
SYN SYN P/S前缀 站地址 ENQ
SYN SYN EOT
HDLC:面向比特,有信息帧(I帧),监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)。
帧格式:标志 地址 控制 信息 帧校验序列 标志
F A C I FCS F
01111110 8位 8位 N位 16位 01111110
PPP协议提供三类功能:成帧、链路控制、网络控制。
PPP的帧格式和HDLC的帧格式非常相似,但PPP面向字符。
第五章
网络层的功能:路由选择、拥塞控制和网际互联等。
分组交换方式中,通信子网向端系统提供虚电路和数据报两种网络服务。
最优化原则:如果路由器J在从路由器I到K的最佳路由上,那么从J到K的最佳路线就会在同一路由之中。
扩散法(泛射路由选择法):一个网络节点从某条线路收到一个分组后,再向除该条线路外的所有线路发送收到的分组。
拥塞发生的原因:1,内存不够,没有足够的内存存放同时到达的分组,2,路由器处理器的处理速度慢,难以完成排队,更新路由表等工作
拥塞控制的任务是确保子网能够承载所有到达的流量,这是一个全局的问题。流量控制只与特定的发送方和特定的接收方之间的点到点流量有关。
拥塞控制的解决方案可分成两类:开环(不考虑网络的当前状态)的和闭环的。
虚电路子网中的拥塞控制:1,准入控制,2,路由选择,3,资源预留。
数据报子网中的拥塞控制:1,警告位,2,抑制分组,3,逐跳抑制分组。
QoS四个特征:可靠性、延迟、抖动、带宽。
集成服务:每个连接有专用资源。区分服务:每一类连接有专用资源。
标签交换:类似虚电路,查表得到整条线路。
MPLS(多协议标签交换协议)。
网络互连的目的是使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源,使不同网络上的用户互相通信和交换信息。
路由信息协议(RIP)分被动状态和主动状态两种操作方式。
开放最短路径优先协议(OSPF)是一种链路状态路由协议。
网桥用来连接类型相似的局域网,局域网本身没有网络层。
网桥工作在数据链路层,路由器工作在网络层。
路由器的主要服务功能:1,建立并维护路由表,2,提供网络间的分组转发功能。
网管也称协议转换器,用于高层协议的转换,对传输层到应用层均能支持。
IP(互联网协议),ICMP(互联网控制报文协议),ARP(地址转换协议),RARP(反向地址转换协议)。
IP协议提供不可靠的、无连接的数据包传输机制。
ARP:IP地址(32位)到物理网络地址(以太网地址,DA,48位)的转换。
RARP:物理网络地址到IP地址的转换。
IGMP(因特网组管理协议):只有两种报文,询问和响应。
IPv6把IP地址长度增加到128比特。
㈩ 计算机网络由哪两部分组成,各自的作用是什么
1、计算机网络分成通信子网和资源子网两部分。
通信子网的功能:负责全网的数据通信;
资源子网的功能:提供各种网络资源和网络服务,实现网络的资源共享。
2、网络硬件系统和网络软件系统。
网络硬件系统:主要包括有:网络服务器、网络工作站、网络适配器、传输介质等。
网络软件系统:主要包括有:网络操作系统软件、网络通信协议、网络工具软件、网络应用软件等。