漫游计算机网络之情景篇
QoS 的一个例子：保证转发
- 所有的业务被划分为4个优先级；
- 通过 Traffic Policer 的令牌桶机制进行流量整形；
- 在经过 Traffic Policer 时，每个优先级下又被分类为3种优先级，或者说丢弃优先级，即丢包的可能性大小；
- 所以最终实际上有12种服务等级；
- 在每个 Packet 的 IP Header 的 ToS 字段(Type of Service 服务类型) 会携带 DSCP(6bits) + ECN(2bits)，其中：
- DSCP(Differentiated Services Code Point 服务等级)；
- ECN(Explicit Congestion Notification 拥塞控制)；
- 路由器接收到被划分后的包，根据以下2种机制进行分组调度：
- WFQ(Weighted Fair Queuing 加权公平队列)：按照优先级进行公平调度；
- RED(Random Early Detection 随机早期检测)：采用主动丢弃机制，这里被丢弃的概率就是前面划分的丢弃优先级；
PSTN 公用交换电话网
PSTN ，即 Public Switched Telephone Network ，公用交换电话网。
1. 本地环路 Local Loop
- 进行模拟信号传输；
- 使用双绞线，从家到端局；
- 设备包括 CodeC, Modem or ADSL Modem ；
- 早期只包括电话线（300 Hz ～ 3400 Hz），即模拟信号的传输；后期由于加入用户电脑等设备，需要传送数字信号，所以先通过 Modem ，再通过 CodeC ，如下图所示；
| 比较点 | Modem（拨号） | ADSL Modem |
|---|---|---|
| 功能 | 拨号上网，将数字信号调制成适合带宽传输的模拟信号 | 拨号上网，将数字信号调制成适合带宽传输的模拟信号 |
| 传输介质 | UTP 3 ，即普通电话线 | UTP 3 ，即普通电话线 |
| 信道带宽 | 整个电话线频段 3100 Hz（需要引入滤波器，将带宽限制在语音范围） | 1.1 MHz（无需滤波器） |
| 工作层次 | 物理层 | 物理层 |
| 通信方式 | 全双工，以字符为单位 | 全双工，以字符为单位，PPP 协议 |
| 调制速率 | 2400 Baud | 4000 Baud |
| 调制技术 | QAM | DMT-离散多音调制技术（QAM 的升级版） |
| 信号 | 模拟信号 | 模拟信号 |
| 复用技术 | 无复用 | 频分复用 FDM |
2. 中继 Trunk
交换局和交换局之间，使用光纤连接。
中继线上传输的是数字信号，其中用到了时分复用技术，包括：
| 项目 | T1 | E1 |
|---|---|---|
| 标准组织 | Bell Labs（美国） | ITU-T（国际电信联盟） |
| 使用地区 | 美国、日本、加拿大 | 欧洲、中国等大部分其他地区 |
| 传输速率 | 1.544 Mbps | 2.048 Mbps |
| 时隙数量 | 24 个时隙（channels） | 32 个时隙 |
| 每个时隙速率 | 64 Kbps（语音标准） | 64 Kbps（语音标准） |
| 可传语音通道数 | 24 路 | 30/32 路（其中 2 个为控制与同步） |
| 帧结构 | 每帧 193 bit（8×24 + 1） | 每帧 256 bit（8×32） |
3. 综述
用户家里的电话和电脑都通过电话线，其中，电脑的数字信号先经过 ADSL Modem 转换为模拟信号，然后和语音信号一起经过 Splitter ，将频段分离，经过用户线后，到达端局，和其他 DSL 用户的信号一起经过 DSLAM 集中汇集，再转发到互联网。
数据包分片过程
数据链路层（以太网）、网络层（IP 协议）、传输层（TCP 协议）事实上都涉及分片的操作。
- 应用层的数据交给传输层后，这部分数据即 TCP 的有效载荷；
- TCP 是面向字节流的，故有效载荷不能超过 MSS Bytes ；TCP 首先对数据进行了一次分片，分成不同的 TCP 报文；
- TCP 并对其进行封装，加上至少 20 Bytes 的 TCP Header ；
- 交给网络层后，网络层同样对其进行封装，加上 20 Bytes ～ 60 Bytes 的IP Header ；
- 这样，IP Header + TCP Header + Payload 已经完成封装，交给数据链路层，作为 Frame 的 Data 部分；
- 数据链路层为其加上 18 Bytes 的控制字段，封装成帧，最终在物理层中实际传输；
我们知道，对于以太网，MTU = 1500 Bytes ，即最大传输单元（不包含控制字段），所以反推出 MSS 不能超过 1500 - 20 - 20 = 1460 Bytes ；
问题：MSS 似乎并没有必要，只需 MTU 即可？
并非如此，网络层是不可靠的，服务尽力而为，并没有像 TCP 一样高效的重传机制。不考虑 MTU ，让 IP 层直接负责对 TCP 报文的分片，会发生什么呢？
一个 TCP 报文，直接被 IP 层划分为多个 IP 包，传输过程中，如果其中 1 个 IP 包分片丢失，根据 IP 协议，就需要重传所有的 IP 包分片；
看起来好像没什么问题，但是 IP 协议哪里有重传这一说，重传是通过上层，即 TCP 协议来控制的，由于某个分片丢子，IP 包无法进行重组，自然不会交给上层，接收方的传输层根本不知道，所以发送方的传输层需要在超时后才能进行重传。那么效率是可想而知的低的。
引入 MSS 后，事实上确保了一个 TCP 报文不会被 IP 协议分片，即 1 个 IP 包对应 1 个 TCP 报文。往往在 TCP 建立连接的过程中，双方会协商好 MSS 的大小；
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