广播如何在有线网络中工作?

网络工程 互联网 网络 电缆 播送
2021-08-01 15:14:42

抱歉,帖子太长了。我试图让它变小,但无法让它变小。任何帮助将非常感激。如果你能从基础解释一下就好了。

在“Computer Networking A Top-Down Approach”一书中,写了以下内容: “有线互联网接入的一个重要特征是它是一种共享的广播媒体。特别是,头端发送的每个数据包都在每条链路上向下游传播到每个家庭,而家庭发送的每个数据包都在上行通道上传播到每个家庭。因此,如果有多个用户同时在下行通道下载视频文件,则每个用户实际接收视频文件的速率将明显低于总电缆下行速率。另一方面,如果只有少数活跃用户并且他们都在网上冲浪,那么每个用户实际上可能以全电缆下行速率接收网页,因为用户很少会在完全相同的时间请求网页。”

我对此感到非常困惑,因为我无法弄清楚在有线网络中广播究竟是如何工作的。据说头端发送的每一个数据包都会下行到每个家庭。现在假设有线头端正在传输一个包含 ContentX 的数据包,并假设有 10 个家庭连接到它。在这种情况下,将通过链接发送 10 个 ContentX 数据包,每个家庭都会收到一个。但是假设3个家庭分别同时搜索Content1、Content2和Content3,其余的家庭都处于非活动状态。在这种情况下,电缆头端将向每个家庭广播内容 1、内容 2 和内容 3 的数据包。这意味着网络中将有 10 个 Content1 数据包、10 个 Content2 数据包和 10 个 Content3 数据包(因为每个数据包都广播给所有用户)。所以,不应该 在这种情况下,下行速率甚至比每个人都试图下载相同视频时要低(因为在相同的可用带宽下要发送更多的数据包,会出现拥塞),因为无论如何,电缆Head End 会不会把视频数据包传送到每家每户?因此,如果每个人都要求自己获取那些广播数据包,而不是要求不同的数据包,那就更好了。

我能感觉到,想象在许多活跃用户而不是少数活跃用户的情况下,下游速率会更高,这在直觉上是错误的。但是请帮我弄清楚我没有到达这里的原因是什么。

PS:在分组交换机的情况下,如果数据包到达广播地址,交换机会复制该数据包并通过所有传出链路发送出去。因此,如果有许多此类广播请求到达交换机,交换机将不得不为每个请求制作数据包副本,这将使网络过载并最终降低每个主机的内容下载速率。这就是我认为会发生的事情。为什么在有线网络中会发生相反的情况?

1个回答

不要将第 1 层广播(到处发送信号)与第 2 层或第 3 层广播(发送为每个主机寻址的帧或数据包)混淆。

最初的以太网使用同轴电缆,一种广播媒体。每个主机都可以听到网段上的所有内容。这就是以太网采用 MAC(媒体访问控制)的原因。以太网主机只监听发送给它的帧(包括单播到它的 MAC 地址、广播和它订阅的组的多播),即使所有的帧都到达链路上的每个主机。媒体与如何寻址帧无关。

想想你的有线电视。所有频道都一直在媒体上广播,但有线电视提供商不会将每个频道单独发送到所有家庭;它将每个频道上的每个视频帧发送一次,如果任何家庭的电视正在收听该频道,它都可以显示它。

电缆 ISP 也只发送一次数据帧,就像在以太网中发生的那样。共享媒体可以将其传送到分段上的所有站点,就像将电缆视频一次发送到分段上的所有家庭一样。电缆调制解调器仅侦听发往其特定地址的帧,而忽略所有其他帧。当您的电缆调制解调器将某些内容发送回 ISP 时,也会发生同样的事情。该帧可能被该段上的所有电缆调制解调器接收,但只有 ISP 设备正在侦听寻址到它的帧。

对于以太网广播,交换机仅向每个交换机接口发送一次帧。它不会为 LAN 上的每个主机制作副本,并且交换机将广播帧复制到每个接口并不比交换机将单个帧切换到单个其他接口更麻烦。每个交换机接口上可以有多个主机(想想连接到交换机接口的集线器或交换机)。以太网广播的问题在于它会中断 LAN 上的每个主机,并且它使用每个交换机接口上的带宽。您可能正在考虑广播风暴,其中桥接(交换机是桥接)以太网有一个桥接环路,因此广播帧永远不会消失,它们只会累积直到 LAN 崩溃。