协议的三要素
syntax 语法
- 数据与控制信息的结构或格式
- 信号电平
semantics 语义
- 需要发送何种控制信息
- 完成何种动作以及作出何种响应
timing 时序
- 事件的顺序
- 速度匹配
bandwidth 带宽
在通信领域指信号的最高频率与最低频率之间的差，而在计算计算机网络中只每秒传输的bit bps。
接入网络
数字用户线路 DSL
电话线，独占。
电缆网络 （cable modem）
有线电视网络，频分多路复用，共享的， 虽然带宽高，但速度不一定比 DSL 快。
无线接入网
基站 base station access point
为什么需要数据交换
每台计算机两两直接用链路互联，会产生 N 平方链路问题，经济和技术上是不可行的，从而引入了交换设备。
有了交换设备，每个主机只需要一个链路与交换设备连接；但是有了交换设备也不行，距离远，设备多，又引出了交换网络即交换机互联；
交换类型
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
电路交换
电路交换的特点 独占资源 即使双方不说话，电路依然存在且不会被他人占用，是否独占链路呢？否 。会采用多路复用技术。
最典型的电路交换网络：电话网络
电路交换三阶段
- 建立连接（呼叫/电路建立）
- 通信
- 释放连接 （拆除电路）
电路交换网络如何共享中继线路
多路复用技术。
- 链路/网络资源划分为资源片
- 将资源片分配给各路 呼叫（calls）
- 每路呼叫独占分配到的资源片进行通信
- 资源片可能闲置（idle）
典型的多路复用方法
- 频分多路复用 （frequency division multiplexing FDM） 频率隔离 有线电视
- 时分多路复用 （time division multiplexing TDM）
- 波分多路复用 （wavelength division multiplexing WDM）
- 码分多路复用 （code division multiplexing CDM）
频分多路复用
- 各用户占用不同的带宽资源（这里的带宽是频率带宽（单位HZ）而不是数据的发送速率）
- 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带
时分多路复用
- 将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧），每个用户在每个 TDM 帧中占用固定序号的时隙
- 每个用户所占用的时隙是周期性出现（周期就是 TDM 帧的长度）
- 时分复用的所有用户在不同的时间占用相同的频率宽度
波分多路复用
波分多路复用就是光的频分复用
码分多路复用
- 广泛应用于无线链路共享（蜂窝网、卫星通信）
- 每个用户分配一个唯一的 m bit 码片序列（chipping sequence），0用 -1 表示，1 用 +1 表示
- 各用户利用相同频率的载波，利用各自码片编码数据
- 编码信号 = （原始数据）* （码片序列）
- 各用户码片序列相互正交
报文交换（message switching）
报文：源（应用）发送信息的整体（比如一个文件） （早期的电报系统） 整体交换。
分组交换（package switching）
分组
报文拆分出来的一系列相对较小的数据包，分组交换需要报文的拆分与重组，产生额外开销。
分组交换 统计多路复用
（statistical multiplexing）按需共享链路。
存储转发过程 store-and-forward
报文交换与分组交换均采用存储转发方式，区别：
- 报文交换以完整报文进行存储转发
- 分组交换以较小的分组进行存储转发
分组交换传输延迟
发送主机：
- 接收应用报文（消息）
- 拆分为较小长度为L bits的分组（packets）
- 在传输速率为 R 的 链路上传输分组
分组传输延迟（时延）delay = L（bits）/ R （bits/sec）
分组交换时间快于报文交换，且路由器内存不需要很大。分组为什么快，并行。
为什么使用分组交换不使用电路交换呢。分组交换可以允许更多的用户同时使用网络，网络资源充分共享。
例子
一个 10Mb/s 的链路， 每个用户活动时需 100kb/s，平均活动时间 10%。
电路交换：由于电路交换的独占性，只能有 10 个用户，同时使用。
分组交换
对于 35 个用户，大于 10 个用户同时活动的概率 < 0.0004。
分组绝对优于电路交换?
分组交换适用于突发数据传输网络。资源充分共享，简单，无需呼叫建立。但是可能产生拥塞（congestion，分组延迟和丢失），就需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制。
如何提供电路级性能保障（语音视频），例如音/视频应用所需带宽保障？都是需要设计协议的。