第2讲 网络体系结构与因特网（续） 主要内容 因特网接入技术 传输介质 网络体系结构 因特网的结构

因特网接入技术 Q: 如何将端接路由器与端系统进行连接(How to connection end systems to edge router)? 居民区访问网络 企事业单位访问网络 (学校, 公司) 移动访问网络 时刻牢记: 访问网络的带宽 (b/s)? 共享或独占?

住宅接入网络: 点对点访问 拨号访问 可达 56Kb/s对路由器的直接访问 (理论上) ISDN(一线通): (integrated services digital network) 128Kb/s对路由器的全数字化连接 ADSL(非对称用户线路): (asymmetric digital subscriber line) 上行可达 1 Mb/s home-to-router 下行可达 8 Mb/s router-to-home

住宅接入网络:线缆调制解调器 HFC: hybrid fiber coax(光纤同轴电缆混合网络) 非对称: 下行可达 10Mb/s, 1 Mb/s 的上行速率 光纤同轴电缆混合网络将家庭连接到 ISP路由器 在若干家庭用户间共享访问带宽 关注点: 拥塞, 规模控制问题 应用: 在国内的个别地区试点, e.g., 上海，一些“智能小区”

机构接入网络:局域网 公司/大学 局域网 (LAN) 将端系统连接到端接路由器 以太网(Ethernet): 共享或专线电缆将端系统连接端系统和路由器 10 Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s 以太网 应用: 企事业单位, 家庭用户 普遍使用的LAN LAN: 第 5章

无线访问网络 共享的无线访问网络连接端系统和路由器 无线LAN: 广域无线访问 router 使用无线频谱替代网线 e.g., 朗讯 Wavelan 11 Mb/s 广域无线访问 CDPD: 通过蜂窝式网络无线访问ISP路由器 base station mobile hosts router

传输介质 双绞线(Twisted Pair ,TP) 两根互相绝缘的铜线 物理链路: 沿链路发送和传输数据的位流 三类线(Category 3 TP): 普通电话线, 10 Mb/s Ethernet 五类线(Category 5 TP): 100Mb/s Ethernet 物理链路: 沿链路发送和传输数据的位流 有线介质(guided media): 信号沿固体介质传播: 铜线缆, 光纤 无线介质(unguided media): 信号在大气或外层空间自由传播, e.g., 无线电

传输介质: 同轴电缆, 光纤 光缆: 同轴电缆: 在玻璃纤维中传播光脉冲 芯线(携带信号)为皮线所缠绕 (屏蔽层) 高速运行: 100Mb/s Ethernet 高速点对点传输 (e.g., 5 Gb/s) 低误码率 同轴电缆: 芯线(携带信号)为皮线所缠绕 (屏蔽层) 基带: 在一条电缆中只有一路信号 宽带: 在一条电缆中有多个数据通道 双向传输 常用在 10Mb/s Ethernet

传输介质: 无线电 无线链路类型: 使用电磁波传送信号 不使用物理 “导线” 双向传输 传播环境影响: 微波 e.g. 达到45 Mb/s的信道 LAN (e.g., WaveLAN) 2Mb/s, 11Mb/s, 56Mb/s 广域网 (e.g., 蜂窝电话) e.g. CDPD, 10’s Kb/s 卫星 可达 50Mb/s 信道 270 Ms的端对端延迟 (地球同步卫星) 使用电磁波传送信号 不使用物理 “导线” 双向传输 传播环境影响: 反射 为障碍物所阻隔 干扰

如何将复杂的网络问题依据一定的规则组织成一定的结构? 计算机网络体系结构 网络是复杂的! 诸多 “成分”: 主机 路由器 各种介质的链路 应用程序 协议 硬件, 软件 问题: 如何将复杂的网络问题依据一定的规则组织成一定的结构? 至少要为讨论网络问题建设一个技术平台?

分层的体系结构 对于复杂的系统: 显式的结构使得复杂系统的问题定位和不同组成部分之间的关联讨论称为可能 分层的参考模型(reference model) 可用于讨论 模块化简化了系统的维护和升级 某个层次服务实现对系统的其余部分是透明的 e.g., 改变登机过程不会影响航空旅行的效果

因特网协议栈(计算机网络的原理体系结构) 应用层: 支持网络应用 ftp, smtp, http 传输层: 主机进程间的数据传递 tcp, udp 网络层: 将数据报从信源传递到信宿 ip, 路由选择协议 链路层: 数据在网络上的相邻结点间的传输 ppp, ethernet 物理层: 信道上传送的位流 application transport network link physical

分层: 逻辑通信 每个层次: 分布运行的 “实体” 在每个节点上实现该层的功能 实体实现动作, 与对等实体交换信息 application transport network link physical 每个层次: 分布运行的 “实体” 在每个节点上实现该层的功能 实体实现动作, 与对等实体交换信息

分层: 逻辑通信 E.g.: 传输层 从应用层取得数据 加上地址,校验信息形成 “数据报” 向对等实体( peer)发送数据报 data E.g.: 传输层 从应用层取得数据 加上地址,校验信息形成 “数据报” 向对等实体( peer)发送数据报 等待对等体在接收后的应答 如同: 邮局服务 application transport network link physical transport ack data data transport

分层: 物理通信 data application transport network link physical network link

协议分层和数据的封装 每个层次都从上层取得数据 加上首部信息形成新的数据单元 将新的数据单元传递给下一层次 source application transport network link physical source destination M H t n l message segment datagram frame

因特网结构: 万网之网 松散的层次结构 本地ISP, 公司 地区性ISP 连接到 NBP 国家/国际骨干网络提供商(national/international backbone providers ,NBP) e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet 对等体可以采用专有的方式,或通过公共网络访问点( Network Access Point, NAP) 互联 local ISP regional ISP NBP B NAP NAP NBP A regional ISP local ISP

中国NBP的出口带宽（2007年度） 中国公用互联网（CHINANET）135,321M 中国网络通信集团（CHINA169）89,665M 中国科技网（CSTNET）17,510M 中国教育科研网（CERNET）4,796M 中国移动互联网（CMNET）5,750M 中国联通互联网（UNINET）3,652M

因特网结构对网络访问的影响 地理上相近的站点可能在因特网上相距遥远（例如从西安交大访问http://www.xaonline.com） ＮＢＰ的出口带宽直接影响网内用户的访问速度(CERNET的出口带宽只有CHINANET的3.5%) 只是设立在某个NBP内部的站点，从不同的NBP来访问，响应速度差异很大 因特网的世界不是平的！

本讲小结 因特网的概述 后继课程将对网络工程问题和网络应用的专题展开讨论 什么是协议? 网络边缘, 核心, 访问网络 分层和服务模型 骨干网络, NAP, ISP 后继课程将对网络工程问题和网络应用的专题展开讨论