2 数据的传输方式

课件制作人：谢希仁
3.时延(delay 或 latency)
• 发送时延（传输时延 ）:
– 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所 需要的时间。
发送时延 =
数据块长度（比特） 传输速率（比特/秒）
• 若 数据长度为107 bit, 数据发送速率为 100kbits 则发送时延是多少呢？
时延(delay 或 latency)
• 意义： 发送端连续发送数据，则在发送的第一个比 特即将到达终点时，发送端就已经发送了 20万个比特，而这20万个比特都正在链路 上传输
4. 往返时延 RTT
• 往返时延 RTT (Round-Trip Time)
– 发送端发送数据开始，到发送端收到来自接 收端的确认（接收端收到数据后立即发送确 认），总共经历的时延。
A B
交换机 交换机 交换机 交换机
D
C
交换机 交换机
电路交换举例
• A 和 B 通话经过四个交换机 • 通话在 A 到 B 的连接上进行
交换机 中继线 A 用户线 交换机 交换机 C 用户线 D 交换机 中继线 B
电路交换举例
• C 和 D 通话只经过一个本地交换机 • 通话在 C 到 D 的连接上进行
(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）
容易产生的错误概念
• 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是 数据的发送速率而不是比特在链路上的 传播速率。 • 提高链路带宽减小了数据的发送时延。
3 时延带宽积
时延带宽积
（传播）时延 带宽 链路
时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
• 链路的时延带宽积又称为以比特为单位 的链路长度。
• 设某段链路的传播时延为20ms,带宽为 10Mbits.请算出这段链路的时延带宽积
分组的存储转发过程
在结点交换机 AC E 暂存H5 在结点交换机 暂存 在结点交换机 暂存 最后到达目的主机 查找转发表 D 查找转发表 查找转发表 结点交换机 找到转发的端口 找到转发的端口 找到转发的端口 B
主机 H1 A H5 E H2 H4
H1 向 H5 发送分组
H6
C H3
分组交换网
1.4 计算机网络在我国的发展
• 处理时延 • 总时延： ---约为排队时延
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延
三种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
在链路上产生 传播时延
在队列中产生 处理时延
在发送器产生发送时延 (即传输时延) 数据 队列 结点 A 发送器
1011001 …
链路 结点 B
• 收发两端之间的传输距离为1000km,信号在 媒体上的传播速率为2*108 m/s。 1 若 数据长度为107 bit, 数据发送速率为 100kbits 2若 数据长度为103 bit, 数据发送速率为 1Gbits 计算两种情况的发送时延和传播时延。
课件制作人：谢希仁
•
•
2. 带宽
• “带宽”(bandwidth)
– 信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、 吉赫等）。 – 信道的带宽: 通频带
• 数字信道的“带宽”----数据传输速率 ---– 所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比 特每秒”，或 b/s (bit/s)。
• 描述带宽也常常把“比特/秒”省略。
第二章 数据的传输方式
• 网络的拓扑结构
拓扑结构一般指点和线的几何排列或组 拓扑结构一般指点和线的几何排列或组 成的几何图形。 成的几何图形。计算机网络的拓扑结构 是指一个网络的通信链路和结点的几何 排列或物理布局图形。链路是网络中相 排列或物理布局图形。链路是网络中相 邻两个结点之间的物理通路，结点指计 邻两个结点之间的物理通路，结点指计 算机和有关的网络设备， 算机和有关的网络设备，甚至指一个网 按拓扑结构。 络。按拓扑结构。
分组交换
在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文 报文
11010011101 • • • • • • • • 00101001110
发送端
数 据 分组 首部 数 据 分组 首部 数 据 分组 首部
– 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 – 这里的 M 是 106。
常用的带宽单位
• 更常用的带宽单位是
– 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） – 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） – 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） – 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）
交换机 中继线 A 用户线 交换机 交换机 C 用户线 D 交换机 中继线 B
2) 分组交换的原理（一）
• 报文: 用户进程要发的数据
报文
1101000110101010110101011100010011010010
• 发送端，报文—分组
– 一个大的报文--分成数据段--分组。 – 分组较短、固定长度。 – 每个分组单独传输 • 报文重组：分组组装成报文。-----收端 • 目的： 目的：提高传输效率、减小延迟。
时间
正确的概念
宽带线路
A B
窄带线路
A
B
宽带线路：每秒有更多比特从计算机 注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率 是一样的。
比喻：汽车运货
宽带线路 窄带线路
宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短
2. 吞吐量
• 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通 过某个网络（或信道、接口）的数据量。 • 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网 络的一种测量，以便知道实际上到底有 多少数据量能够通过网络。 • 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率 的限制。
• 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。
数字信号流随时间的变化
• 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变 窄。
1 µs
带宽为 1 Mb/s
1
0
1
0
1
1Leabharlann 时间每秒 106 个比特 0.25 µs
带宽为 4 Mb/s
每秒 4 × 106 个比特
1.6 计算机网络的主要性能指标
1. 2. 3. 4. 5. 速率 带宽 时延 时延带宽积 往返时延
1.6 计算机网络的性能
1.6.1 计算机网络的性能指标 1. 速率
• • 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是 信息论中使用的信息量的单位。 Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制 数字”，因此一个比特就是二进制数字中的 一个 1 或 0。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是 计算机网络中最重要的一个性能指标。速率 的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等 速率往往是指额定速率或标称速率。
• 请同学们去查这九大网络
9大网络与Internet
通信子网与资源子网
图1-1 资资通通 Host Host
通通通通
CCP
CCP CCP CCP
Host
CCP
CCP
Host
Host
Host
HOST：主机 HOST：主机 CCP：通信控制处理机 CCP：通信控制处理机 (在 ARPANET 中称 IMP)
发 送
数 据 首部
发 送
数 据 首部
发 送
数 据
发送 在前
首部
接收端
数 据 数 据 11010011101 • • •数 • 据 • • 00101001110 • •
分组的首部
• 含有地址等控制信息。 • 交换机的转发依据。 • 存储转发方式
– 收到分组---缓存（暂存）； – 查找转发表，找出口； – 转发
• 传播时延
– 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的 时间。 – 传输速率（发送速率）和传播速率不同
传播时延 =
信道长度（米） 信号在信道上的传播速率（米/秒）
• 收发两端之间的传输距离为1000km,信号在 媒体上的传播速率为2*108 m/s, 则此数据的 传播时延是多少？
时延(delay 或 latency)
常见的几种计算机连网方法
点对点连接 （这是最简单的网络）
总线网
集线器
星形网 环形网
2.交换方式 交换方式: 交换方式
– 电路交换 – 报文交换 – 分组交换
1) 电路交换
N (N – 1)/2条 条
交换机
使用交换机
电路交换的特点
1.通话前先拨号建立连接。 • 可能只要经过一个交换机（如 A 到 B） • 可能要经过多个交换机（如 C 到 D） 2.通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。 3.通话结束后，挂机释放连接。