1.3.1 Packet SwitchingIn a network

1.3.1 Packet Switching
In a network application, end systems exchange messages with each other. Messages
can contain anything the application designer wants. Messages may perform a
control function (for example, the “Hi” messages in our handshaking example in
Figure 1.2) or can contain data, such as an email message, a JPEG image, or an MP3
audio file. To send a message from a source end system to a destination end system,
the source breaks long messages into smaller chunks of data known as packets.
Between source and destination, each packet travels through communication links
and packet switches (for which there are two predominant types, routers and linklayer
switches). Packets are transmitted over each communication link at a rate
equal to the full transmission rate of the link. So, if a source end system or a packet
switch is sending a packet of L bits over a link with transmission rate R bits/sec, then
the time to transmit the packet is L/R seconds.
Store-and-Forward Transmission
Most packet switches use store-and-forward transmission at the inputs to the
links. Store-and-forward transmission means that the packet switch must receive
the entire packet before it can begin to transmit the first bit of the packet onto the
outbound link. To explore store-and-forward transmission in more detail, consider
a simple network consisting of two end systems connected by a single router, as
shown in Figure 1.11. A router will typically have many incident links, since its job
is to switch an incoming packet onto an outgoing link; in this simple example, the
router has the rather simple task of transferring a packet from one (input) link to
the only other attached link. In this example, the source has three packets, each
consisting of L bits, to send to the destination. At the snapshot of time shown in
Figure 1.11, the source has transmitted some of packet 1, and the front of packet 1
has already arrived at the router. Because the router employs store-and-forwarding,
at this instant of time, the router cannot transmit the bits it has received; instead it
must first buffer (i.e., “store”) the packet’s bits. Only after the router has received
all of the packet’s bits can it begin to transmit (i.e., “forward”) the packet onto the
outbound link. To gain some insight into store-and-forward transmission, let’s now
calculate the amount of time that elapses from when the source begins to send the
packet until the destination has received the entire packet. (Here we will ignore
propagation delay—the time it takes for the bits to travel across the wire at near the
speed of light—which will be discussed in Section 1.4.) The source begins to transmit
at time 0; at time L/R seconds, the source has transmitted the entire packet, and
the entire packet has been received and stored at the router (since there is no propagation
delay). At time L/R seconds, since the router has just received the entire
packet, it can begin to transmit the packet onto the outbound link towards the destination;
at time 2L/R, the router has transmitted the entire packet, and the entire
packet has been received by the destination. Thus, the total delay is 2L/R. If
the switch instead forwarded bits as soon as they arrive (without first receiving the
entire packet), then the total delay would be L/R since bits are not held up at
the router. But, as we will discuss in Section 1.4, routers need to receive, store, and
process the entire packet before forwarding.
Now let’s calculate the amount of time that elapses from when the source
begins to send the first packet until the destination has received all three packets.
As before, at time L/R, the router begins to forward the first packet. But also at time
L/R the source will begin to send the second packet, since it has just finished sending
the entire first packet. Thus, at time 2L/R, the destination has received the first
packet and the router has received the second packet. Similarly, at time 3L/R, the
destination has received the first two packets and the router has received the third
packet. Finally, at time 4L/R the destination has received all three packets!
Let’s now consider the general case of sending one packet from source to destination
over a path consisting of N links each of rate R (thus, there are N-1 routers
between source and destination). Applying the same logic as above, we see that the
end-to-end delay is:
(1.1)
You may now want to try to determine what the delay would be for P packets sent
over a series of N links.
dend@to@end = N
L
R
Source
R bps
2 1
Front of packet 1 Destination
stored in router,
awaiting remaining
bits before forwarding
3
Figure 1.11 Store-and-forward packet switching
Queuing Delays and Packet Loss
Each packet switch has multiple links attached to it. For each attached link, the
packet switch has an output buffer (also called an output queue), which stores
packets that the router is about to send into that link. The output buffers play a key
role in packet switching. If an arriving packet needs to be transmitted onto a link but
finds the link busy with the transmission of another packet, the arriving packet must
wait in the output buffer. Thus, in addition to the store-and-forward delays, packets
suffer output buffer queuing delays. These delays are variable and depend on the
level of congestion in the network. Since the amount of buffer space is finite, an
arriving packet may find that the buffer is completely full with other packets waiting
for transmission. In this case, packet loss will occur—either the arriving packet
or one of the already-queued packets will be dropped.
Figure 1.12 illustrates a simple packet-switched network. As in Figure 1.11,
packets are represented by three-dimensional slabs. The width of a slab represents
the number of bits in the packet. In this figure, all packets have the same width and
hence the same length. Suppose Hosts A and B are sending packets to Host E. Hosts
A and B first send their packets along 10 Mbps Ethernet links to the first router. The
router then directs these packets to the 1.5 Mbps link. If, during a short interval of
time, the arrival rate of packets to the router (when converted to bits per second)
exceeds 1.5 Mbps, congestion will occur at the router as packets queue in the link’s
output buffer before being transmitted onto the link. For example, if Host A and B
each send a burst of five packets back-to-back at the same time, then most of these
packets will spend some time waiting in the queue. The situation is, in fact, entirely
analogous to many common-day situations—for example, when we wait in line for
a bank teller or wait in front of a tollbooth. We’ll examine this queuing delay in
more detail in Section 1.4.
1.3 • THE NETWORK CORE 25
10 Mbps Ethernet
Key:
Packets
A
B
C
D E
1.5 Mbps
Queue of
packets waiting
for output link
Figure 1.12 Packet switching
26 CHAPTER 1 • COMPUTER NETWORKS AND THE INTERNET
Forwarding Tables and Routing Protocols
Earlier, we said that a router takes a packet arriving on one of its attached
communication links and forwards that packet onto another one of its attached communication
links. But how does the router determine which link it should forward
the packet onto? Packet forwarding is actually done in different ways in different
types of computer networks. Here, we briefly describe how it is done in the
Internet.
In the Internet, every end system has an address called an IP address. When a
source end system wants to send a packet to a destination end system, the source
includes the destination’s IP address in the packet’s header. As with postal addresses,
this address has a hierarchical structure. When a packet arrives at a router in the
network, the router examines a portion of the packet’s destination address and forwards
the packet to an adjacent router. More specifically, each router has a
forwarding table that maps destination addresses (or portions of the destination
addresses) to that router’s outbound links. When a packet arrives at a router, the
router examines the address and searches its forwarding table, using this destination
address, to find the appropriate outbound link. The router then directs the packet to
this outbound link.
The end-to-end routing process is analogous to a car driver who does not use
maps but instead prefers to ask for directions. For example, suppose Joe is driving
from Philadelphia to 156 Lakeside Drive in Orlando, Florida. Joe first drives to his
neighborhood gas station and asks how to get to 156 Lakeside Drive in Orlando,
Florida. The gas station attendant extracts the Florida portion of the address and
tells Joe that he needs to get onto the interstate highway I-95 South, which has an
entrance just next to the gas station. He also tells Joe that once he enters Florida,
he should ask someone else there. Joe then takes I-95 South until he gets to Jacksonville,
Florida, at which point he asks another gas station attendant for directions.
The attendant extracts the Orlando portion of the address and tells Joe that he
should continue on I-95 to Daytona Beach and then ask someone else. In Daytona
Beach, another gas station attendant also extracts the Orlando portion of the
address and tells Joe that he should take I-4 directly to Orlando. Joe takes I-4 and
gets off at the Orlando exit. Joe goes to another gas station attendant, and this time
the attendant extracts the Lakeside Drive portion of the address and tells Joe the
road he must follow to get to Lakeside Drive. Once Joe reaches Lakeside Drive, he
asks a kid on a bicycle how to get to his destination. The kid extracts the 156 portion
of the address and points to the house. Joe finally reaches his ultimate destination.
In the above analogy, the gas station attendants and kids

Kết quả (Việt) 1:

1.3.1 chuyển mạch góiTrong một ứng dụng mạng, Hệ thống cấp trao đổi tin nhắn với nhau. Tin nhắncó thể chứa bất cứ điều gì các nhà thiết kế ứng dụng muốn. Tin nhắn có thể thực hiện mộtchức năng kiểm soát (ví dụ, các "Hi" tin nhắn trong ví dụ của chúng tôi bắt tay trongCon số 1,2) hoặc có thể chứa dữ liệu, chẳng hạn như thông báo email, hình ảnh JPEG hoặc một MP3tập tin âm thanh. Để gửi thư từ một hệ thống nguồn cuối cho một hệ thống kết thúc đích,nguồn phá vỡ tin nhắn dài thành nhiều phần nhỏ dữ liệu được biết đến như là túi.Giữa nguồn và điểm đến, mỗi gói tin đi thông qua giao tiếp liên kếtvà thiết bị chuyển mạch gói (mà có hai loại chiếm ưu thế, router và linklayerthiết bị chuyển mạch). Gói dữ liệu được truyền qua mỗi liên kết giao tiếp ở một tỷ lệtương đương với tốc độ truyền dẫn đầy đủ của liên kết. Vì vậy, nếu một hệ thống kết thúc nguồn hoặc một góichuyển đổi gửi một gói L bit trên một liên kết với truyền tốc độ R bit/giây, sau đóthời gian để truyền tải gói là L/R giây.Lưu trữ và chuyển tiếp truyềnHầu hết các thiết bị chuyển mạch gói sử dụng lưu trữ và chuyển tiếp truyền lúc đầu vào để cácliên kết. Phương tiện truyền dẫn lưu trữ và chuyển tiếp chuyển đổi gói phải nhận đượctoàn bộ gói trước khi nó có thể bắt đầu để truyền tải các bit đầu tiên của gói tin vào cácliên kết ra bên ngoài. Để khám phá lưu trữ và chuyển tiếp truyền dẫn chi tiết hơn, xem xétmột mạng lưới đơn giản bao gồm hai hệ thống đầu cuối kết nối bằng một router duy nhất, nhưHiển thị trong hình 1.11. Một router thông thường sẽ có nhiều liên kết khi gặp sự cố, kể từ khi công việc của mìnhlà chuyển đổi sang một gói dữ liệu đến vào một liên kết gửi đi; trong ví dụ đơn giản này, cácbộ định tuyến có nhiệm vụ khá đơn giản chuyển một gói dữ liệu từ một liên kết (đầu vào) đểchỉ khác kèm theo liên kết. Trong ví dụ này, nguồn có ba gói, mỗibao gồm L bit, để gửi đến đích. Tại ảnh chụp thời gian hiển thị trongCon số 1.11, nguồn có truyền một số gói 1, và mặt trước của gói 1đã đã đến lúc các bộ định tuyến. Bởi vì các bộ định tuyến sử dụng chuyển tiếp và cửa hànglúc này ngay lập tức của thời gian, bộ định tuyến không thể truyền tải các bit nó đã nhận được; thay vào đó nóđầu tiên phải đệm (tức là, "lưu trữ") của gói bit. Chỉ sau khi router đã nhậnTất cả các gói bit nó có thể bắt đầu để truyền (tức là, "chuyển tiếp") gói lên cácliên kết ra bên ngoài. Để đạt được một số sâu vào lưu trữ và chuyển tiếp truyền, hãytính toán số lượng thời gian mà thường từ khi nguồn bắt đầu gửi cácgói cho đến khi các điểm đến đã nhận được gói toàn bộ. (Ở đây chúng tôi sẽ bỏ quatrễ truyền-thời gian cho các bit để đi du lịch qua dây ở gần cácvận tốc ánh sáng — đó sẽ được thảo luận trong phần 1.4.) Nguồn gốc bắt đầu truyền tảiTại thời điểm 0; Tại thời gian L/R giây, nguồn có truyền gói toàn bộ, vàtoàn bộ gói đã nhận được và lưu giữ tại các bộ định tuyến (vì không có tuyên truyềnsự chậm trễ). Tại thời điểm L/R giây, kể từ khi các bộ định tuyến đã chỉ nhận được toàn bộgói, nó có thể bắt đầu truyền gói lên kết ngoài nước hướng tới đích;Tại thời gian 2L/R, router đã truyền gói toàn bộ, và toàn bộgói đã được nhận bởi đích. Vì vậy, tất cả sự chậm trễ là 2L/R. nếuchuyển đổi thay vì chuyển tiếp bit ngay sau khi họ đến nơi (mà không cần đầu tiên nhận cáctoàn bộ gói), sau đó sự chậm trễ tất cả sẽ là L/R bởi bit không giữ tạiCác bộ định tuyến. Tuy nhiên, như chúng tôi sẽ thảo luận trong phần 1.4, bộ định tuyến cần phải nhận được, lưu trữ, vàxử lý gói toàn bộ trước khi chuyển tiếp.Bây giờ chúng ta hãy tính toán số lượng thời gian mà thường từ khi nguồnbắt đầu gửi gói đầu tiên cho đến khi các điểm đến đã nhận được tất cả ba gói.Như trước đó, tại thời gian L/R, bộ định tuyến bắt đầu để chuyển tiếp gói đầu tiên. Mà còn lúcL/R nguồn sẽ bắt đầu để gửi gói thứ hai, kể từ khi nó có chỉ cần hoàn thành gửigói đầu tiên toàn bộ. Vì vậy, tại thời gian 2L/R, đích đã nhận được là người đầu tiêngói và router đã nhận được gói tin thứ hai. Tương tự như vậy, tại thời gian 3L/R, cácđiểm đến đã nhận được các gói dữ liệu lần đầu tiên hai và router đã nhận được thứ bagói. Cuối cùng, tại thời gian 4L/R đích đã nhận được tất cả ba gói!Bây giờ hãy xem xét trường hợp chung của việc gửi một gói từ nguồn đến đíchtrên một con đường bao gồm N liên kết mỗi tỷ lệ R (do đó, có những bộ định tuyến N-1giữa nguồn và đích). Áp dụng cùng một logic như trên, chúng ta thấy rằng cácend-to-end delay is:(1.1)You may now want to try to determine what the delay would be for P packets sentover a series of N links.dend@to@end = NLRSourceR bps2 1Front of packet 1 Destinationstored in router,awaiting remainingbits before forwarding3Figure 1.11 Store-and-forward packet switchingQueuing Delays and Packet LossEach packet switch has multiple links attached to it. For each attached link, thepacket switch has an output buffer (also called an output queue), which storespackets that the router is about to send into that link. The output buffers play a keyrole in packet switching. If an arriving packet needs to be transmitted onto a link butfinds the link busy with the transmission of another packet, the arriving packet mustwait in the output buffer. Thus, in addition to the store-and-forward delays, packetssuffer output buffer queuing delays. These delays are variable and depend on thelevel of congestion in the network. Since the amount of buffer space is finite, anarriving packet may find that the buffer is completely full with other packets waitingfor transmission. In this case, packet loss will occur—either the arriving packetor one of the already-queued packets will be dropped.Figure 1.12 illustrates a simple packet-switched network. As in Figure 1.11,packets are represented by three-dimensional slabs. The width of a slab representsthe number of bits in the packet. In this figure, all packets have the same width andhence the same length. Suppose Hosts A and B are sending packets to Host E. HostsA and B first send their packets along 10 Mbps Ethernet links to the first router. Therouter then directs these packets to the 1.5 Mbps link. If, during a short interval oftime, the arrival rate of packets to the router (when converted to bits per second)exceeds 1.5 Mbps, congestion will occur at the router as packets queue in the link’soutput buffer before being transmitted onto the link. For example, if Host A and Beach send a burst of five packets back-to-back at the same time, then most of thesepackets will spend some time waiting in the queue. The situation is, in fact, entirelyanalogous to many common-day situations—for example, when we wait in line fora bank teller or wait in front of a tollbooth. We’ll examine this queuing delay inmore detail in Section 1.4.1.3 • THE NETWORK CORE 2510 Mbps EthernetKey:PacketsABCD E1.5 MbpsQueue ofpackets waitingfor output linkFigure 1.12 Packet switching26 CHAPTER 1 • COMPUTER NETWORKS AND THE INTERNETForwarding Tables and Routing ProtocolsEarlier, we said that a router takes a packet arriving on one of its attachedcommunication links and forwards that packet onto another one of its attached communicationlinks. But how does the router determine which link it should forwardthe packet onto? Packet forwarding is actually done in different ways in differenttypes of computer networks. Here, we briefly describe how it is done in theInternet.In the Internet, every end system has an address called an IP address. When asource end system wants to send a packet to a destination end system, the sourceincludes the destination’s IP address in the packet’s header. As with postal addresses,this address has a hierarchical structure. When a packet arrives at a router in thenetwork, the router examines a portion of the packet’s destination address and forwardsthe packet to an adjacent router. More specifically, each router has aforwarding table that maps destination addresses (or portions of the destinationaddresses) to that router’s outbound links. When a packet arrives at a router, therouter examines the address and searches its forwarding table, using this destinationaddress, to find the appropriate outbound link. The router then directs the packet tothis outbound link.The end-to-end routing process is analogous to a car driver who does not usemaps but instead prefers to ask for directions. For example, suppose Joe is drivingfrom Philadelphia to 156 Lakeside Drive in Orlando, Florida. Joe first drives to hisneighborhood gas station and asks how to get to 156 Lakeside Drive in Orlando,Florida. The gas station attendant extracts the Florida portion of the address andtells Joe that he needs to get onto the interstate highway I-95 South, which has anlối vào bên cạnh các trạm khí đốt. Ông cũng nói với Joe rằng khi ông đi vào Florida,ông nên yêu cầu một người nào khác có. Joe sau đó mất I-95 phía nam cho đến khi anh ta sẽ đến Jacksonville,Florida, điểm mà tại đó ông yêu cầu một cây xăng số tổng đài để hướng dẫn.Số tổng đài chiết xuất phần Orlando địa chỉ và nói với Joe rằng ôngnên tiếp tục trên I-95 để Daytona Beach và sau đó yêu cầu một người nào khác. Ở DaytonaBeach, một cây xăng số tổng đài cũng chiết xuất phần Orlando của cácgiải quyết và nói với Joe rằng ông nên tôi-4 trực tiếp đến Orlando. Joe mất I-4 vàbị tắt ở lối ra Orlando. Joe đi vào một trạm xăng attendant, và thời gian nàysố tổng đài chiết xuất Lakeside Drive phần địa chỉ và nói với Joe cácđường ông phải tuân theo để có được để Lakeside Drive. Sau khi Joe đạt Lakeside Drive, ôngyêu cầu một đứa trẻ trên xe đạp làm thế nào để có được đến đích của mình. Kid chất chiết xuất từ phần 156của các địa chỉ và các điểm đến nhà. Joe cuối cùng đạt đến đích cuối cùng của mình.Ở tương tự ở trên, các trạm xăng tiếp viên và trẻ em

Kết quả (Việt) 2:

1.3.1 Chuyển mạch gói
trong một ứng dụng mạng, hệ thống kết thúc trao đổi thông tin với nhau. Tin nhắn
có thể chứa bất cứ điều gì các nhà thiết kế ứng dụng muốn. Tin nhắn có thể thực hiện một
chức năng điều khiển (ví dụ, "Hi" tin nhắn trong ví dụ của chúng tôi bắt tay vào
hình 1.2) hoặc có thể chứa dữ liệu, chẳng hạn như một email, một hình ảnh JPEG, hoặc MP3
tập tin âm thanh. Để gửi một tin nhắn từ một hệ thống cuối nguồn để một hệ thống đầu cuối đích,
nguồn phá vỡ thông điệp dài thành nhiều phần nhỏ hơn của dữ liệu được gọi là các gói tin.
Giữa nguồn và đích, mỗi gói tin đi qua các liên kết truyền thông
và chuyển mạch gói (mà có hai chiếm ưu thế loại, thiết bị định tuyến và linklayer
chuyển mạch). Các gói tin được truyền trên mỗi liên kết truyền thông với tốc độ
tương đương với tốc độ truyền tải đầy đủ của liên kết. Vì vậy, nếu một hệ thống cuối nguồn hoặc một gói
chuyển đổi là gửi một gói tin L bít trên một liên kết với các bit truyền dẫn tốc độ R / giây, sau đó
thời gian để truyền tải các gói dữ liệu là L / R giây.
Store-and-Forward Transmission
Hầu hết các gói tin sử dụng thiết bị chuyển mạch store-and-forward truyền tại các đầu vào cho các
liên kết. Store-and-forward truyền có nghĩa là chuyển mạch gói phải nhận
toàn bộ gói tin trước khi nó có thể bắt đầu để truyền tải các bit đầu tiên của các gói trên các
liên kết ngoài. Để khám phá store-and-forward truyền một cách chi tiết hơn, hãy xem xét
một mạng đơn giản gồm hai hệ thống đầu cuối được kết nối bởi một router duy nhất, như
thể hiện trong hình 1.11. Thường, một router có nhiều liên kết sự việc, kể từ khi công việc của nó
là chuyển đổi sang một gói tin đến vào một liên kết đi; trong ví dụ đơn giản này, các
router có nhiệm vụ khá đơn giản của chuyển một gói tin từ một (đầu vào) liên kết để
chỉ các liên kết khác kèm theo. Trong ví dụ này, các nguồn có ba gói, mỗi
bao gồm các bit L, để gửi đến đích. Tại các bản chụp thời gian được hiển thị trong
Hình 1.11, nguồn đã truyền tải một số gói 1, và phía trước của gói 1
đã đến router. Bởi vì router sử dụng lưu trữ và chuyển tiếp,
trong khoảnh khắc này của thời gian, các bộ định tuyến không thể truyền tải các bit nó đã nhận được; thay vào đó nó
đầu tiên phải đệm (tức là, "cửa hàng") bit của gói tin. Chỉ sau khi router đã nhận được
tất cả các bit của gói tin nó có thể bắt đầu để truyền (tức là, "chuyển tiếp") các gói trên các
liên kết ngoài. Để đạt được một số sâu vào store-and-forward truyền, bây giờ chúng ta
tính toán số lượng thời gian mà trôi qua từ khi các nguồn bắt đầu gởi
gói tin đến đích đã nhận được toàn bộ gói. (Ở đây chúng ta sẽ bỏ qua
sự chậm trễ công tác tuyên truyền thời gian cần cho các bit để đi trên dây ở gần
tốc độ ánh sáng, mà sẽ được thảo luận trong mục 1.4.) Các nguồn bắt đầu truyền
tại thời điểm 0; lúc L / R giây, nguồn đã truyền tải toàn bộ gói tin, và
toàn bộ gói tin đã được nhận và được lưu trữ tại các bộ định tuyến (vì không có tuyên truyền
chậm trễ). Vào lúc L / R giây, kể từ khi các bộ định tuyến đã chỉ nhận được toàn bộ
gói tin, nó có thể bắt đầu truyền các gói trên các liên kết đi theo hướng các điểm đến;
lúc 2L / R, router đã truyền tải toàn bộ gói tin, và toàn bộ
gói đã được nhận bởi đích đến. Như vậy, tổng số chậm trễ là 2L / R. Nếu
việc chuyển đổi thay vì chuyển tiếp bit ngay sau khi nhận được (mà không nhận được
toàn bộ gói tin), sau đó tổng số chậm trễ sẽ là L / R kể từ bit không được tổ chức tại
các router. Nhưng, như chúng ta sẽ thảo luận trong Phần 1.4, router cần phải nhận, lưu trữ, và
xử lý toàn bộ gói tin trước khi chuyển tiếp.
Bây giờ chúng ta hãy tính toán số lượng thời gian mà trôi qua từ khi các nguồn
bắt đầu gửi gói tin đầu tiên cho đến khi các điểm đã nhận được tất cả ba gói.
Như trước đây, vào thời điểm L / R, router bắt đầu để chuyển tiếp các gói tin đầu tiên. Nhưng cũng lúc
L / R, nguồn này sẽ bắt đầu gửi các gói tin thứ hai, kể từ khi nó vừa hoàn thành việc gửi
toàn bộ gói tin đầu tiên. Như vậy, tại thời điểm 2L / R, đích đến đã nhận được đầu tiên
gói dữ liệu và các bộ định tuyến đã nhận được các gói tin thứ hai. Tương tự như vậy, tại thời điểm 3L / R, các
điểm đã nhận được hai gói đầu tiên và router đã nhận được ba
gói. Cuối cùng, vào thời điểm 4L / R đích đã nhận được tất cả ba gói!
Bây giờ chúng ta xem xét các trường hợp chung của việc gửi một gói tin từ nguồn tới đích
trên một con đường gồm N liên kết mỗi tỷ lệ R (như vậy, có N-1 router
giữa nguồn và đích). Áp dụng cùng một logic như trên, chúng ta thấy rằng sự
chậm trễ end-to-end là:
(1.1)
Bây giờ bạn có thể muốn thử để xác định những sự chậm trễ sẽ được cho các gói tin P gửi
qua một loạt những tồn tại liên kết.
Tỷ lệ cổ @ để @ cuối = N
L
R
Nguồn
R bps
2 1
Mặt trước của gói 1 Điểm đến
được lưu trữ trong bộ định tuyến,
chờ còn lại
bit trước khi chuyển tiếp
3
Hình 1.11 Store-and-forward chuyển mạch gói
Xếp hàng chậm trễ và Packet Loss
Mỗi chuyển mạch gói đã nhiều liên kết gắn liền với nó. Đối với mỗi liên kết đính kèm, các
chuyển mạch gói có một bộ đệm đầu ra (còn gọi là hàng đợi đầu ra), trong đó lưu trữ
các gói tin router là về để gửi vào liên kết đó. Các bộ đệm đầu ra chơi một phím
vai trò trong chuyển mạch gói. Nếu một gói tin đến cần phải được truyền vào một liên kết, nhưng
thấy các link bận rộn với việc truyền tải các gói dữ liệu khác, các gói tin đến phải
chờ đợi trong bộ đệm đầu ra. Vì vậy, ngoài việc chậm trễ store-and-forward, các gói tin
bị đầu ra chậm trễ xếp hàng đệm. Những sự chậm trễ là thay đổi và phụ thuộc vào
mức độ tắc nghẽn trong mạng. Vì số lượng không gian đệm là hữu hạn, một
gói tin đến có thể thấy rằng các bộ đệm là hoàn toàn đầy đủ với các gói khác đang chờ
để truyền. Trong trường hợp này, mất gói tin sẽ xảy ra hoặc về các gói tin đến
hoặc một trong các gói dữ liệu đã-xếp hàng đợi sẽ được giảm xuống.
Hình 1.12 minh họa một mạng chuyển mạch gói đơn giản. Như trong hình 1.11,
các gói tin được đại diện bởi tấm ba chiều. Chiều rộng của một phiến đại diện cho
số bit trong gói. Trong hình này, tất cả các gói có cùng chiều rộng và
do đó chiều dài tương tự. Giả sử máy chủ A và B đang gửi gói tin đến host E. máy chủ
A và B đầu tiên gửi các gói tin của họ cùng 10 Mbps liên kết Ethernet đến router đầu tiên. Các
bộ định tuyến sau đó chỉ đạo các gói tin đến 1,5 Mbps link. Nếu, trong một khoảng thời gian ngắn
thời gian, tỷ lệ xuất hiện của các gói tin đến router (khi chuyển thành các bit mỗi giây)
vượt quá 1,5 Mbps, ùn tắc sẽ xảy ra tại các bộ định tuyến như các gói hàng đợi vào những liên kết
đầu ra bộ đệm trước khi được truyền vào các liên kết. Ví dụ, nếu Host A và B
mỗi gửi một vụ nổ trong năm gói back-to-back cùng một lúc, sau đó hầu hết các
gói tin sẽ dành một chút thời gian chờ đợi trong hàng đợi. Tình hình là, trên thực tế, hoàn toàn
tương tự như nhiều phổ biến ngày tình huống, ví dụ, khi chúng tôi chờ đợi trong dòng cho
một rút tiền ngân hàng hoặc chờ đợi ở phía trước của một tollbooth. Chúng tôi sẽ kiểm tra sự chậm trễ này xếp hàng trong
chi tiết hơn trong mục 1.4.
1.3 • THE CORE NETWORK 25
10 Mbps Ethernet
Key:
Gói
A
B
C
DE
1.5 Mbps
Queue của
gói tin chờ đợi
cho liên kết đầu ra
Hình 1.12 Chuyển mạch gói
26 CHƯƠNG 1 • NETWORKS MÁY TÍNH VÀ THE INTERNET
Bàn Forwarding and Protocols Routing
Trước đó, chúng tôi cho biết rằng một router có một gói tin đến trên một trong những trực thuộc
liên kết truyền thông và chuyển tiếp gói tin đó lên nhau của truyền thông trực thuộc
liên kết. Nhưng làm thế nào router xác định liên kết nó nên chuyển tiếp
các gói trên? Chuyển tiếp gói tin được thực sự thực hiện theo những cách khác nhau trong khác nhau
loại mạng máy tính. Ở đây, chúng tôi mô tả ngắn gọn như thế nào nó được thực hiện trong
Internet.
Trong Internet, mỗi hệ thống đầu cuối có một địa chỉ được gọi là một địa chỉ IP. Khi một
hệ thống mã nguồn nào đó muốn gửi một gói tin đến một hệ thống đầu cuối đích, các nguồn
bao gồm địa chỉ IP của đích trong header của gói tin. Như với các địa chỉ bưu điện,
địa chỉ này có một cấu trúc phân cấp. Khi một gói tin đến một bộ định tuyến trong
mạng, router kiểm tra một phần của địa chỉ đích của gói tin và chuyển tiếp
các gói tin đến một router lân cận. Cụ thể hơn, mỗi router có một
bảng chuyển tiếp mà các bản đồ địa chỉ đích (hoặc các phần của các điểm đến
địa chỉ) để liên kết ngoài đó của router. Khi một gói tin đến một bộ định tuyến, các
bộ định tuyến kiểm tra địa chỉ và tìm kiếm bảng chuyển tiếp của nó, bằng cách sử dụng địa điểm này
địa chỉ, để tìm các liên kết đi thích hợp. Các bộ định tuyến sau đó chỉ đạo các gói tin đến
outbound link này.
Quá trình định tuyến end-to-end là tương tự như một trình điều khiển xe những người không sử dụng
bản đồ nhưng thay vì thích để hỏi đường. Ví dụ, giả Joe là lái xe
từ Philadelphia đến 156 Lakeside Drive ở Orlando, Florida. Joe đầu tiên ổ đĩa để mình
trạm xăng gần và hỏi làm thế nào để có được đến 156 Lakeside Drive ở Orlando,
Florida. Các trạm xăng attendant chiết xuất từ các phần Florida của địa chỉ và
nói với Joe rằng anh ta cần để có được vào cao tốc liên bang I-95 Nam, trong đó có một
lối vào ngay cạnh trạm xăng. Ông cũng nói với Joe rằng một khi anh ta đi vào Florida,
ông nên hỏi người khác ở đó. Joe sau đó mất I-95 Nam khi ông ta đến Jacksonville,
Florida, và lúc đó ông ta hỏi một trạm attendant khí đường.
Các tiếp viên chiết xuất từ các phần Orlando của địa chỉ và nói với Joe rằng anh
nên tiếp tục trên I-95 đến Daytona Beach và sau đó yêu cầu người khác. Trong Daytona
Beach, một trạm xăng tiếp viên cũng trích ra phần Orlando của
địa chỉ và nói với Joe rằng anh nên lấy I-4 trực tiếp đến Orlando. Joe mất I-4 và
xuống xe tại lối ra Orlando. Joe đi đến một trạm xăng giả, và lần này
tiếp viên chiết xuất từ các phần Lakeside Drive của địa chỉ và nói với Joe những
con đường anh phải tuân theo để có được để Lakeside Drive. Khi Joe đạt Lakeside Drive, ông
hỏi một đứa trẻ trên một chiếc xe đạp như thế nào để có được đến đích của mình. Những đứa trẻ trích phần 156
của địa chỉ và các điểm đến nhà. Joe cuối cùng đến được đích cuối cùng của mình.
Trong tương tự ở trên, các tiếp viên trạm xăng và trẻ em