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 三种交换方式

电路交换(Circuit Switching)

电话交换机接通电话线的方式称为电路!

从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源

电路交换的三个步骤∶

① 建立连接（分配通信资源）

②通话（一直占用通信资源）

③ 释放连接（归还通信资源）

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当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。 

电路交换优点

1）通信时延小

2）有序传输

3）没有冲突

4）适用范围

5）实时性强

6）控制简单

交换电路缺点 

1）建立连接时间长

2）线路独占，使用效率低

3）灵活性差

4）难以规格化

分组交换（Packet Switching）

发送方

构造分组，接收分组

路由器

接收分组，缓存分组

接收方

接受分组，还原报文

分组交换优点 

1）无需建立连接

2）线路利用率高

3）简化了存储管理

4）加速传输

5）减少出错概率和重发数据量

分组交换缺点 

1）引起了转发时延

2）需要传输额外的信息量

3）对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程

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 计算机网络的定义和分类

计算机网络的定义

计算机网络的精确定义并未统一

计算机网络的最简单的定义是：一些互相連接的、自治的计算机的集合

互连是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行教据通信；

自治 是指独立的计算机,它有自己的硬件和软件.可以单独运行使用;

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计算机网络的较好的定义是∶计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件。

计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用）

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计算机网络性能指标

速率

• 当提到网络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率，而并非网络实际上运行的速率
• 比特是信息论中使用的信息量单位
• 速率指的是数据的传送速率，它也称为数据率或比特率

单位：
k = 10^3 M = 10^6 G = 10^9
T = 10^12 P = 10^15 E = 10^18
Z = 10^21 Y = 10^24 

带宽 

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同，频率成分所占据的频率范围，表示某信道允许通过的信号频带范围就称为该信道的带宽 (或通频带)

在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示 在单位时间内网络中的某信道所能通过的"最高数据率"

前者为频域称谓，而后者为时域称谓，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的"带宽"越宽，其所能传输的"最高数据率"也越高。

吞吐量

表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际的数据量

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制，对1Gbit/s 的以太网，其实际的吞吐量可能也只有 100 Mbit/s ，或甚至更低，并没有达到其额定速率

时延

时延(delay latency)是指数据(一个报文或分组，甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。它有时也称为延迟或迟延。

发送时延 : 发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 因此发送时延也叫做传输时延

发送时延 = 数据帧长度/发送速率

传播时延 : 传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传输速率

电磁波在自由空间的传播速率是光速，即 3.0 X 10^5 km/s。

电磁波在网络传输媒体中的传 播速率比在自由空间要略低一些:在铜线电缆中的传播速率约为 3 X 10^5 km/ ，在光纤中的传播速率约为 2.0 X 10^5 km/ 。

处理时延 ：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理

排队时延 ： 分组在经过网络传输时，要经过许多路由器，进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。

排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。

发送时延 & 传播时延

​ 发送时延发生在机器内部的发送器中，与传输信道的长度(或信号传送的距离)没有任何关系。

​ 但传播时延则发生在机器外 部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远，传播时延就越大。

总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

时延带宽积 

时延带宽积=传播时延×带宽

eg:例如，设某段链路的传播时延为 20ms ，带宽为10Mb 的。

算出时延带宽积= 20 X 10^-3 X 10 x 10^6 = 2 x 10^5 bit

这就表明，若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将达到终点时，发送端就己经发送了 20 万个比特，而这 20 万个比特都正在链路上向前移动。

因此，链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

往返时间RTT 

双向交互一次所需的时间。 

利用率 

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。

​ 完全空闲的信道的利用率是零。

网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值

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