【计算机网络】数据交换技术（分组交换）与计算机网络性能指标

一、数据交换技术

网络核心：交换节点和传输介质的集合称通信子网。

1、数据交换的发展简述

        最初，终端间想要交换数据需二者间有链路，但这造价高。然后，出现了交换设备连接终端，终端间通过交换设备交换数据（其实就是拓扑结构中的星形。），但这范围小适用于局域网。现在，交换设备连成通信子网，终端间通过通信子网进行数据交换。

2、电路交换   

     

        电路交换其实就是电话网。主机A与主机B之间需建立专用的通信线路，然后进行数据交换，最后当通讯结束时需要拆除电路。专用通信线路是指此条线路仅为主机AB专用独占线路。此处可以联想一下“你所拨打的电话正在通话中，请稍后再拨。”

        优点：实时性高、时延，时延抖动小。

        缺点：对于突发性数据传输信道利用率低，传输速率单一。计算机网络的一特点就是突发性数据传输，突发性数据传输是指用户使用网络时点击某个链接，点击某张图片，下载什么东西，这些都是突发性的。但是用户点开某页面，网页加载完成，实际上没有数据传输，此时线路仍旧占用，依旧需要付费。

3、报文交换

 

        主要用于电报。以报文为单位，在交换网络的各结点间以存储-转发的方式传送。数据传输的过程就是主机A将报文发送给离他最近的结点C，结点C依次接收报文，在接收完完整的报文后，将其转发给下一个结点 D。同样的结点D接收完完整的报文后，将其转发给主机B。

        优点：不需要建立连接、只有报文被转发时，才占用相应的信道。（与电路交换不同的是，这条线路是公用的。意思就是当主机A将完整的报文全部传送给结点C之后，二者间的信道是可以被其他主机使用。）

        缺点：交换节点需要缓冲存储，报文需排队，增加了延时。        

4、分组交换（重点）

        分组交换：将完整的报文拆分，拆分成若干分组，分组传输过程通常也采用存储-转发的交换方式。也就是说，与报文交换相比，交换结点不需要在接收完整的报文后才传输给下一个结点，接收完一个分组后就继续往后传输。

        优点：交换设备存储容量要求低、速率快、可靠传输速效率高、更加公平。

        分组长度的确定一：与两个因素相关，延迟时间、误码率。

        分组长度与延迟时间，分组越长，等待存储时长越长，时延越大。

        分组长度与误码率，分组越小，额外增加的存储量越大。

二、计算机网络性能指标

1、速率与带宽

        速率：计算机网络单位时间内传送的数据量，也称数据传输速率或数据速率。单位：bit/s或bps。

带宽:原指信号具有的频带宽度，即信号成分的最高频率与最低频率之差，单位：HZ。

        在《计算计网络原理》这门课程中也用带宽描述速率。带宽与速率的关系，带宽越宽，速率越高。区别二者看单位即可，如果单位是bps，表示速率；如果是HZ，则表示频带宽度。

2、时延

        时延：数据从节点A到节点B所需的时间。（这里的节点，可以是主机，也可以是交换设备。）

        分组的每跳传输过程主要产生4种时间延迟：节点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延（发送时延）。分组传输过程中通常采用的是存储-转发方式，所以分组数据传输到节点后需存储和转发的处理时间，这就是节点处理时延。如果某数据之前还有数据在等待传输，那么这个等待时间就是排队时延。传输时延是指数据全部发送到线路上所需的时间，与速率有关。传播时延是指数据在线路上从节点A到节点B的传输时间。传输时延和传播时延蛮容易弄混的，但举个日常生活中的例子就很好理解了。假设数据传输的整个过程是在超市购物，拿货品所需要的时间（节点处理时延），排队等待结账的时间（排队时延），结账时将框里的东西全部放到结账台上的时间（传输时延），收银员挨个扫描商品价格的时间（传播时延）。

3、时延带宽积

        一段链路可以容纳的数据位数，也称以位为单位的链路长度。一段物理链路的传播时延与链路带宽的积。其实也就是时间乘速度。
4、丢包率。 

        用于评价和衡量网络性能的指标，也可以反映网络的拥塞程度。丢包率与网络可靠性相关。计算公式：丢包率=丢失分组总数/发送分组总数。
5、吞吐量

        单位时间内，源主机通过网络向目的主机实际送达的数据量。常用于度量网络的实际数据传输（通过）能力，即网络实际可以达到的源主机到目的主机的数据传输速率。