計算機網路基礎(二)

2022-02-22 06:51:09 字數 3368 閱讀 7004

一、計算機網路的類別

計算機網路的最簡單的定義是:一些互相連線的、自治的計算機的集合。

計算機網路有很多種別,按照不同的作用範圍可以分為:

(1)廣域網wan(wide area network) 廣域網的作用範圍通常為幾十到幾千公里,因而也成為遠端網(long haul network)。廣域網是網際網路的核心部分,其任務是通過長距離運送主機所傳送的資料。鏈結廣域網各個節點交換機的鏈路一般都是高速鏈路,具有較大的通訊容量。

(2)都會網路man(metropolitan area network) 都會網路的作用範圍一般是乙個城市,可跨越幾個街區甚至整個城市,其作用距離為5~50km。都會網路一般為乙個或幾個單位所擁有,但也可以是一種公用設施,用來將多個區域網進行互聯。目前有很多都會網路採用的是以太技術,因此也常併入區域網的範疇。

(3)區域網lan(local area network) 區域網一般用微型計算機或工作站通過高速通訊線路相連(10mb/s),但是地理上侷限在較小的範圍(1km左右)。在區域網發展的初期,乙個學校或者工廠往往只擁有乙個區域網,但現在的區域網已經非常廣泛的使用,乙個學校或者大企業都擁有許多互聯的區域網,這樣的區域網通常稱為校園網或者企業網

(4)個人區域網pan(personal area network) 個人區域網就是在個人工作的地方把屬於個人使用的電子裝置用無限技術連線起來的網路,因此也常稱為無限個人區域網wpan(wireless pan)。其範圍大概在10m左右。

順便需要指出的是,若**處理器之間的距離非常的近,如1m的數量級或者更小些,則這些機器一般稱為多處理機系統而不稱它為計算機網路。

按照不同的使用者可以分為:

(1)公用網  一般指電信公司出資建造的大型網路。也可稱為公眾網。

(2)專用網  這是某個部門為本單位的特殊業務工作的需要而建造的網路,這種網路不想本單位外的人提供服務。例如,軍隊、鐵路、電力等系統都屬於專用網。

二、計算機網路的效能

1.計算機網路的效能指標

(1)速率

計算機傳送的訊號都是以數字的形式的。位元是計算機中資料量的單位,也是資訊理論中使用的資訊量的單位。英文本bit**於binary digit,意思是乙個二進位制數字,因此乙個位元就是二進位制數字中的乙個1或者0。網路技術中的速率通常指的是連線在計算機網路上的主機在數字通道上的傳送資料的速率,它也稱為資料率或者位元率。速率是計算機網路中的乙個非常重要的指標。速率的單位是b/s、bit/s或者bps(bit per second).

(2)頻寬

頻寬本來是指某個訊號具有的頻頻寬度。訊號的頻寬是指該訊號所包含的各種不同頻率成分所佔的頻率範圍。例如,在傳統的通訊線路上傳送的**訊號的標準頻寬是3.1khz,其範圍是300hz到3.4khz。這種意義的頻寬的單位是赫。在過去的很長一段時間內,通訊的主幹線傳送的是模擬訊號(即連續變化的訊號)。因此,表示通訊線路允許通過的訊號頻帶範圍就稱為線路的頻寬,或通頻帶。

在計算機網路中,頻寬用來表示網路的通訊線路所能傳送資料的能力,因此網路頻寬表示在單位時間內從網路中的某乙個點到另乙個點所能通過的最高資料率。頻寬的單位是位元每秒。

(3)吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路、通道或者介面的資料量。吞吐量更經常的用於實際網路的一種測量,一邊知道實際上到底有多少資料量能通過網路。吞吐量受網路的頻寬或網路的額定速率的限制。

(4)時延

時延是指資料從網路的一端傳送到另一端所需要的時間。網路中的時延的組成:

傳送時延傳送時延是主機或者路由器傳送資料幀所需要的時間,也就是從傳送資料幀的第乙個位元算起,到該幀的最後乙個位元傳送完畢所需要的時間。因此傳送時延也叫做傳輸時延。傳送時延的計算公式是:

傳送時延=資料幀長度(bit) / 通道頻寬(bit/s)

對於一定的網路,傳送時延並非固定不變,而是與傳送的幀長成正比,與通道頻寬成反比。

傳播時延傳播時延是電磁波在通道中傳播一定的距離需要花費的時間。傳播時延的計算公式是:

傳播時延 = 通道長度(m) / 電磁波在通道上的傳播速率(m/s)

處理時延主機或者路由器在收到分組時需要花費一定的時間進行處理,例如分析分組的首部,從分組中提取資料部分,進行差錯校驗或查詢適當的路由等等,這就產生了處理時延。

排隊時延分組經過網路傳輸時,要經過許多的路由器,但當分組在進入路由器後要現在輸入佇列中對等待處理。在路由器確認了**路由介面後,還要在輸出佇列中排隊等候**,這就產生了排隊時延。排隊時延的長短取決於網路當時的通訊量。當網路中的通訊量很大時,會發生佇列的移除,使分組丟失(丟包),這相當於排隊時延是無窮大。

總時延 = 傳送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延

一般來說,小時延的網路要優於時延大的網路。在某些情況下,乙個低速率、小時延的網路可能優於乙個高速率但是時延很大的網路。

對於高速網路鏈路,高速值得是資料傳送速率而不是位元在鏈路上的傳播速率。一般來說,當選定了介質後,傳播速率基本上是固定的不變的,都是接近光速的。例如光在光纖中的傳播速率為每秒20.5萬公里,它比電磁波在銅線中的傳播速率(每秒23.1萬公里)要略低一些。而提高了傳送速率只是減少了資料的傳送時延。

(5)時延頻寬積

傳播時延頻寬積 = 傳播時延 x 頻寬

傳播時延頻寬積一般用來表示某條通訊線路位元的容量,或者說是管道中的已經從傳送端發出但是沒有到達接收端的位元數。對於一條通道,只有通道中充滿位元時,通道才得到充分的利用。

(6)往返時間rtt

往返時間rtt(round-trip time)表示從傳送方傳送資料開始,到傳送方收到來自接收方的確認總共經歷的時間。

(7)利用率

利用率有通道利用率和網路利用率兩種。通道利用率指出某通道有百分之幾的時間是被利用的,完全空閒的通道的利用率是0。網路的利用率則是全網路的通道利用率的加權平均值。通道的利用率並非越高越好,當某通道的利用率增大時,該通道引起的時延也就迅速增大。當網路的通訊量很少時,網路產生的時延並不是很大。但在網路通訊量不斷增大的情況下,由於分組在網路節點進行處理時需要排隊等候,因此網路引起的時延就會增大。

網路當前的時延d = 空閒時延d0/ (1 - 網路利用率u)

而且網路時延會隨著網路的利用率的增加而急劇增加。

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