?1.分組交換技術
在網絡通信中,數據通過網絡節點的某種轉發方式,實現從一個端系統到另一個端系統之間的數據傳輸技術稱為數據交換技術。數據交換技術有電路交換、報文交換和分組交換,計算機網絡采用分組交換技術。
分組就是源主機(如服務器)將一個待發送的長報文(如網頁內容)分割為若干個較短的分組(分組1,分組2,…,分組n),每個分組(也稱為數據包)除報文信息外,分組首部還攜帶了源主機地址和目的主機地址、分組序號、通信協議等信息。然后,源主機把這些分組逐個發送出去。節點之間數據的相互傳送過程稱為交換。
分組交換采用存儲轉發的數據傳送模式。如圖7-9所示,網絡節點(如A、B、C…)收到分組(如al,a2,…)后,先存儲在本節點緩沖區,然后根據分組的目的地址和網絡節點存儲的路由信息進行分析,找到分組下一跳節點的地址(路由查表),然后將分組轉發到下一個節點,經過數次網絡節點的路由轉發后,最終將分組傳送到目的主機(如客戶端)。分組交換和存儲轉發是計算機網絡數據傳輸的基本方法。
分組在傳輸過程中,可能會出現數據包丟失、失序、重復、損壞、路由循環等問題,這需要一系列網絡協議來解決這些問題。分組到達目的主機后,需要對分組按序號重新進行編排等工作,這也增加了處理時間。
?2.信號傳輸模式
1)點對點傳輸
按照信號的發送和接收模式,可以將信號傳輸分為點對點(P2P)傳輸和廣播傳輸。點對點傳輸是將網絡中的主機(如計算機、路由器、交換機等)以點對點方式連接起來。網絡中的主機通過單獨的鏈路進行數據傳輸,并且兩個節點之間可能會有多條單獨的鏈路。點對點傳輸主要用于城域網和廣域網中。點對點傳輸的優點是網絡性能不會隨數據流量增加而降低。但網絡中任意兩個節點通信時,如果它們之間的中間節點較多,就需要經過多跳后才能到達,這加大了網絡數據傳輸的時延。
2)廣播傳輸
廣播傳輸中有多條物理線路(如交換機與多臺計算機之間的連接電纜),但是只有一個信道(所有線路在某個時間片內只能傳輸一個廣播信號)。它類似于有線廣播,雖然有多條廣播線路,但是只能傳輸一個廣播信號。以太網是應用最廣泛的局域網技術,它采用廣播形式發送和接收數據。絕大部分企業網絡、校園網和部分城域網都采用以太網技術。
?3.網絡基本拓撲結構
1)網絡拓撲結構的類型
在計算機網絡中,如果把計算機、服務器、交換機、路由器等網絡設備抽象為“點”,把網絡中的傳輸介質抽象為“線”,這樣就可以將一個復雜的計算機網絡系統,抽象成為由點和線組成的幾何圖形,這種圖形稱為網絡拓撲結構。
網絡基本拓撲結構有總線型結構、星形結構、環形結構、樹形結構、網形結構和蜂窩形結構。大部分網絡是這些基本結構的組合形式。
2)星形網絡拓撲結構
星形拓撲結構是局域網中應用最為普遍的一種結構。如圖7-12(b)所示,星形拓撲結構的每個節點都有一條單獨的鏈路與中心節點相連,所有數據都要通過中心節點進行交換,因此中心節點是星形網的核心。
星形網采用廣播通信技術,局域網的中心節點設備通常采用交換機。在交換機中,每個端口都掛接在交換機內部背板總線上,因此,星形網雖然在物理上呈星形結構,但邏輯上仍然是總線型結構。
星形網結構簡單,建設和維護費用少。一般采用雙絞線作為傳輸介質,中心節點一般采用交換機,這樣集中了網絡信號流量,提高了鏈路利用率。
3)環形網絡拓撲結構
在環形網絡結構中,各個節點(如交換中心)通過環接口,連接在一條首尾相接的閉合環形通信線路中。環形網采用點對點通信技術。在環形網中,節點之間的信號沿環路順或逆時針方向傳輸。
環形結構的特點是每個節點都與兩個相鄰的節點相連,因而是一種點對點通信模式。環網采用信號單向傳輸方式,如圖7-13所示,如果N+1節點需要將數據發送到N節點,幾乎要繞環一周才能到達N節點。因此環形網在節點過多時,信號會產生較大的時延。
環形網的建設成本較高,也不適用于多用戶接入,環形網主要用于城域傳輸網和國家大型骨干傳輸網。
4)網絡結構設計原則
1984年,互聯網專家戴維·克拉克(David Clark)、戴維·里德(David Reed)、杰瑞·薩爾茨(Jerry Saltzer)在一篇論文中提出了“端到端”設計原則的討論。他們認為:互聯網不需要有最終的設計模型(有別于OSI/ISO模型),有些工作用戶會來完成;互聯網的大多數特征都必須在計算機終端的程序實現,而不是由網絡的某個中間環節來實現(有別于電話網絡);“端到端”有助于防止互聯網朝某個單一用途發展。這種設計思想造成了互聯網在結構和應用上都具有“自我繁殖”的特征,使互聯網處于一種不可預知的變化之中。