计网笔记1

计算机网络

第一章概述

1.1互联网概述

计算机网络：由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成，把许多计算机连接起来，简称网络

互连网(internet)：指在局部范围互连起来的计算机网络。任意将几个计算机网络连接，不管采用什么协议，将许多网络连接起来，简称网络的网络

互联网(Internet):指当今世界上最大的计算机网络。采用TCP/IP协议族

互联网基础结构发展的三个阶段

1. 从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1983 年， TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议，

2. 建成了三级结构的互联网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

3. 逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。

   互联网服务提供商(ISP,Internet Service Provider):如中国的移动，电信和联通，也分为不同层次ISP：主干ISP，地区ISP，本地ISP

万维网(www,World Wide Web)的出现

1.2互联网的组成

互联网从工作方式上看可分为两大块：

1.边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成，由用户之间使用

计算机之间通信，实际上是主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信

​ 主机又称为端系统，端系统通信方式分为:

1. 客户-服务器(C/S方式)：访问人越多速度越慢

   客户程序(主动)必须知道服务器程序的地址，而服务器程序(被动)不需要知道客户程序的地址

2. 对等方式(P2P方式)：下载同时提供上传，访问人越多速度越快、

   每一个主机既是客户又是服务器。

2.核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提高服务

​ 在网络核心部分起特殊作用的是路由器, 路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

理解分组交换，首先理解电路交换.

​ 2部电话用一根电话线连接就能通话，五部需要10根，那么N 部电话机两两直接相连，需 N(N – 1)/2 对电线，数量过大，于是引入交换机

"交换"就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

分组交换

采用存储转发技术：

1.在发送端，先把较长的报文划分为较短的固定长度的数据段

2.在其各自前面添加首部构成分组，作为数据传输单元

3.在接受端接受分组，剥去首部还原成报文

每个分组的首部都含有地址(诸如目的地址和源地址)

路由器处理分组过程：存储查表转发

1.3计算机网络的分类

按照网络的作用范围分类：

• 广域网 WAN
• 城域网 MAN
• 局域网 LAN
• 个人局域网 PAN

按照网络的使用者分类：

• 公用网
• 专用网

1.4计算机网络的性能

性能指标：

1. 速率：数据的传送速率，也称为数据率或比特率，单位为：bit/s,kbit/s,Mbit/s,Gbit/s,T,P,E

2. 带宽:本来指信号具有的频带宽度，在计网种用于表示网络中某通道传送数据的能力，表示单位实际内网络中某信道可通过数据，与速率一致

3. 吞吐率：单位时间内通过某个网络(或信道，接口)的数据量，更用于实际测量，受带宽和额定速率限制

4. 时延：指数据从网络的一端传送到另一端所需时间，分为

   1. 发送时延

   2. 传播时延 (固定的)

   3. 处理时延

   4. 排队时延：分组在进入和准备出去时需要在输入和输出队列等待处理，当通信量大时会发生队列溢出，使分组丢失，也就是丢包(需重新发送)

      

   总时长=1+2+3+4，取决程度：4 1 3 2 或4 3 1 2

5. 时延带宽积

6. 往返时间RTT

7. 利用率：分为信道利用率和网络利用率

   信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的，并非越高越好，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加

高速网络链路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

1.5计算机网络的体系结构

1.5.1体系结构的形成

​ 为了将庞大而复杂的计算机网络问题转化为若干较小的局部问题以便于研究，引入了"分层"的思想

1. 1974年，IBN宣布了系统网络体系结构SNA，是按照分层的方法制定的，随后其他公司也推出自己的不同体系结构，但由于网络体系结构的不同，不同公司的设备难以互相连通

2. 1977年，为了使不同体系结构的计算机网络得以互连，国际标准化组织ISO建立了专门机构研究，并提出了著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)，简称OSI

   OSI理论研究上获得成果，但市场化却失败了

3. 非国际标准TCP/IP却获得了最广泛的应用，被称为事实上的国际标准

1.5.2协议与划分

​ 计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则明确地规定交换的数据格式和如何进行同步。

​ 网络协议，简称为协议，就是为进行网络中的数据交换而建立的规则，由三个要素组成：语法，语义，同步。

​ 由之前研制经验表明，对于复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的，而各层完成的主要功能有：

• 差错控制
• 流量控制：控制发送速率<=接收速率
• 分段和重装
• 复用和分用：发送端几个高层复用一条低层的连接，在接受端再进行分用
• 连接建立和释放

1.5.3具有五层协议的体系结构

​ 计算机网络的体系结构是计算机网络各及其协议的集合，是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的准确定义。

​ 体系结构是抽象的，实现是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件

​ OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。
​ TCP/IP 是四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。
​ 但TCP/IP最下面的网络接口层并没有具体内容，因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。

1. 应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，交互的数据单元称为报文。

2. 运输层：负责向两台主机中进程提供通用的数据传输服务

   主要使用以下两种协议：

   • 传输控制协议TCP，数据传输单位是报文段
   • 用户数据报协议UDP，数据传输单位是用户数据报

3. 网络层：使用IP协议，将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送，

4. 数据链路层：发送端将网络层交下来的IP数据报组装成帧，接受端进行检错和纠错

5. 物理层：数据单位是比特

​ 对等层次被称为对等层，之间传送的数据单位被称为该层的协议数据单元PDU。

1.5.4实体，协议，服务和服务访问点

​ 实体：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程

​ 协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合

​ 协议是水平的，服务是垂直的，服务是由下层向上层通过层间接口提供的，上层通过使用服务原语。

​ 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP

(Service Access Point),OSI把层与层之间交换的数据单位称为服务数据单元SDU(Service Data Unit)

参考学习自<<计算机网络第七版>>作者:谢希仁,仅为知识点总结

转载标明出处：作者AMzz 博客： https://www.cnblogs.com/AMzz/