00 01计算机网络之计算机网络结构

1 计算机网络结构

1. 计算机网络结构

• 网络边缘（此处都是主机和网络应用）
• 接入网络，物理介质（有线或无线的通信链路）
• 网络核心（互联的路由器或分组转发设备）、I网络之网络（ISP等）

2. 网络边缘

• 主机（端系统）：位于”网络边缘“，运行网络应用程序，如Web，e-mail，王者荣耀
• 客户/服务器（client/server）应用模型：客户发送请求，接收服务器响应，如Web应用、文件传输FTP应用
• 对等（peer-peer，P2P）应用模型：（1）无（不仅依赖专用服务器）专用服务器；（2）通信在对等实体之间直接进行；（3）如：Gnutella，BT，Skype，QQ。

3. 接入网络
   Q：如何将网络边缘接入核心网（边缘路由器）？
   A：接入网络——（1）住宅（家庭）接入网络；（2）机构接入网络（学校、企业等）；（3）移动接入网络。用户关心的是带宽（bandwidth）、共享或独占。
4. 接入网络：数字用户线路（DSL）
   

• 利用已有的电话线连接中心局的DSLAM（数据通信通过DSL电话线接入Internet；语音（电话）通过DSL电话线接入电话网）
• <2.5Mbps上行传输速率（典型速率<1Mbps）
• <24Mbps下行传输速率（典型速率<10Mbps）
• FDM：50kHz~1MHz用于下行；4kHz~50kHz用于上行；0kHz~4kHz用于传统电话

5. 接入网络：电缆网络
   

• 频分多路复用：不同的频带（载波）上传输不同频道。
• HFC：混合光纤同轴电缆（hybrid fiber coax）
  非对称：下行高达30Mbps传输速率，上行为2Mbps传输速率
• 各家庭（设备）通过电缆网络→光纤接入ISP路由器
  各家庭共享家庭至电缆头端的接入网络；
  不同于DSL的独占至中心局的接入。

6. 典型家庭网络的接入
   
7. 机构（企业）接入网络（Ethernet）
   

• 主要用于公司、高校、企业等组织机构
• 典型传输速率：10Mbps，100Mbps，1Gbps，10Gbps
• 目前，端系统通常直接连接以太网交换机（switch）

8. 无线接入网络

• 通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器
  通过基站（base station）或称为“接入点”（access point）
• 无线局域网（LANs）：（1）同一建筑物内（30m）（2）802.11b/g（WIFI）：11Mbps、54Mbps传输速率
• 广域无线接入：（1）通过电信运营商（蜂窝网），接入范围在几十公里~；（2）带宽：1Mbps、10Mbps、100Mbps；（3）3G、4G、LTE；（4）移动互联网。

9. 网络核心

• 互联网的路由器网络
• 网络核心的关键功能：路由和转发。
  
• 网络核心解决的基本问题:
  Q：如何实现数据从源主机通过网络核心送达目的主机？
  A：数据交换

2 Internet结构

1. Internet结构：网络之网络

• 端系统通过接入ISP（access ISPs）连接到Internet（家庭、公司和大学ISPs）
• 接入ISP必须进一步互连（这样任意两个主机才可以互相发送分组）
• 构成复杂的网络互连网络（经济和国家政策是网络演进的主要驱动力）
• 当前Internte结构？（当前无人能给出精确描述）
• Q：数以百万计的接入ISP是如何互连在一起的呢？
  A：可选方案一：每个接入ISP直接彼此互连，然而直接互连不适用于大规模网络：O(N²)连接问题。
  可选方案二：将每个接入ISP连接到一个国家或全球ISP（Global ISP），但是从商业角度来看，一定会存在竞争者，然后这些竞争者之间的网络也必须互连，主要通过网络交换节点或者对等链路来互连，但是还可能出现区域网络（regional networks）连接接入ISP和运营商ISP。最后还有内容提供商网络（content provider networks，如：Google、Microsoft等）可能运行自己的网络，并就近为端用户提供服务、内容。
  
  
• 在网络中心：少数互连的大型网络
  （1）“一级”（tier-1）商业ISPs（如：网通、电信、Sprint、AT&T），提供国家或国际范围的覆盖；
  （2）内容提供网络（content provider network，如Google）：私有网络，连接其数据中心与Internet，通常绕过一级ISP和区域ISPs。

3 网络拓扑结构的意义

网络拓扑结构指用传输介质互连各种设备的物理布局。网络拓扑结构不关心事物的细节，也不在乎相互的比例关系，而只是以图的形式表示一定范围内多个物体之间的相互关系。所以网络拓扑结构为设计良好的Internet结构提供了纸上逻辑，为最终部署提供了理论依据，也为以后Internet结构的更新升级提供了理论基础。除此之外，网络拓扑结构可以很方便的使用拓扑分析，提高了网络管理的效率。