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【计算机网络】1.3 网络核心的数据交换

时间:2018-07-15 16:09:11      阅读:283      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:enc   系统   表示   输出   bit   基本原理   包含   各路   报文   

第一章第三节 网络核心的数据交换

  在学习了网络边缘之后,我们深入研究网络核心,本节对在网状网络中的数据交换进行介绍。

Outline

 Notes

## 数据交换

  • 若任意两个主机之间需要建立通信,最简单的想法就是在两个主机之间建立链路,若有n个主机,则需要O(n2)条链路,这在技术和经济上都是不可行的,故引入交换设备,实现主机之间的动态链接;
  • 为了保证连通性,我们还可以将交换设备相连接构成交换网络
  • 数据交换可以具体实现以下功能:
    • 交换设备能动态地分发匹配端口线路(动态转接)
    • 动态分配传输资源
  • 通过网络链路和交换机移动数据有两种基本方法:电路交换(circuit switching)分组交换(packet swiitching)。
    • 电路交换网络中,沿着端系统通信路径,为端系统之间通信所提供的资源在通信会话期间会被预留。例子有电话网络。
    • 分组交换网络中,这些资源不被预留。例子有因特网网络。(报文交换包括在内)

## 电路交换

  • 典型代表:电话网络
  • 三个阶段:建立链接,通信,释放链接
  • 特点:资源独占,不能被第三方使用
  • 多个链路之间通过多路复用技术共享 中继线(多条链路共用的部分,如下图红蓝重叠部分)

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## 多路复用技术

  • 多路复用即一个信道传输多路信号,通过复用器和分用器实现“共享信道”
  • 基本原理:
    • 将链路/网络资源划分成“资源片”
    • 将资源片分配给各路“建立链接”
    • 每路呼叫独占分配到的资源片进行通信
    • 资源片可能被闲置
  • 分类:
    • 频分多路复用(Frequency division multiplexing——FDM)
    • 时分多路复用(Time division multiplexing——TDM)
    • 波分多路复用(Wavelength division multiplexing——WDM)
    • 码分多路复用(Code division multiplexing——CDM)

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【频分多路复用】

  • 按频率分成多个互不干扰的子频带,频带的宽度称为带宽
  • 各用户占用不同的带宽资源,用户在分配到一定的频带之后,在通信过程中自始至终占用这个频带

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【时分多路复用】

  • 原理:时分复用是将时间划分为一段等长的时分复用帧(TDM帧),每个用户在每个TMD帧中占用固定序号的时隙。
  • 特点:每用户所占用的时隙是周期性出现的(周期为TMD帧长度)。
  • 实质:时分复用的所有用户是在不同的时间占用相同的频带宽度。

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【波分多路复用】

  • 波分复用就是光的频分复用,按照波长的不同进行分离
  • 波分复用模型

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  • 波分多路复用示意图

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 【码分多路复用】

  • 应用背景:码分多路复用广泛应用于无线通信网络,如卫星通信
  • 原理:为每个用户分配一个唯一的码片序列(chipping sequence),其中“0”用“-1”表示、“1”用“+1”表示。各用户使用相同频率载波,利用各自码片序列编码数据。
  • 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码片序列
    • 如发送比特0(-1),则发送该码片序列的mbit码片序列的反码
  • 各用户码片序列相互正交(orthogonal)

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  • 解码:将码片序列与编码信号做内积

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一个小栗子:

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## 分组交换

  • 应用发送信息的整体为一个报文,报文能够包含协议设计者需要的任何东西,可以包含控制功能,也可以包含数据。
  • 分组:报文分拆出来的一系列相对较小的数据包,报文位置变成头文件技术分享图片,构成完整分组;
  • 分组交换需要报文的拆分与重组,产生额外的开销
  • 在源和目的之间,每个分组通过通信链路和分组交换机(路由器或链路层交换机)传送。
  • 存储转发传输机制:在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前,必须接收到整个分组
    • 报文以完整的“报文”进行“存储-转发”
    • 分组交换以较小的“分组”进行存储转发
  • 分组的包里面有目的地址,路由器有一个转发表,记录着转发地址应该转到哪个路由器去

 

【计算机网络】1.3 网络核心的数据交换

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