计算机网络概述

互联网概述

网络的网络

计算机网络（网络）：有若干结点和连接这些结点的链路组成。结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器

 

互连网（网络的网络）：网络之间还可以通过路由器互连起来，这就形成了一个更大的计算机网络，也叫互连网。

互联网：一个通用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则。

网络就是把许多的计算机连接在一起，而互连网则把许多的网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。

互联网的组成

1、边缘部分：由许多连接在互联网上的主机（端系统）组成。这部分使用用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

2、核心部分（最复杂）：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

起特殊作用的是路由器，它是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组。

电路交换：必须经过 三个步骤    建立连接---->通话---->释放连接（面向连接的）分组交换：采用存储转发技术。我们要发送的整个数据称为报文，报文又划分为多个数据段，每个数据段前加一些控制信息组成的头部，就构成了分组。首部包含了注入目的地和源地址等重要的控制信息，每一个分组才可以实现独立正确的分组传输到终点。

• 主机是为用户进行信息处理的，路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换。
• 路由器中运行的路由选择协议能够自动的找到转发分组最合适的路径。
• 优点：高效、灵活、迅速、可靠

3、网络边缘端系统直接的通信方式通常可以化为两大类：

（1）客户-服务器方式

客户是服务请求方，服务器是服务提供方

客户程序：

• 被用户调用后运行，在通信时主动地向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
• 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统

服务器程序：

• 是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或者本地客户的请求。
• 系统启动后即自动的不断运行着，被动的等待并接受来自各地客户的通信请求。
• 一般需要很强大的硬件和高级的操作系统支持

（2）对等连接方式

本质上看还是客户服务器方式，只是对等连接中的每一台主机即是客户又是服务器。

计算机网络的分类

1. 按照网络作用范围分类：广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人局域网
2. 按照网络使用者进行分类：公用网、专用网
3. 用来把用户接入到互联网的网络：接入网

计算机网络的性能

1. 速率：数据传送速率，又称数据率或比特率
2. 带宽：本指信号具有的频带宽度，在计算机网络中用来表示某通道传送数据的能力，也就是在单位时间内网络中某信道所能通过的最高数据率
3. 吞吐量：单位之间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数量
4. 时延：
   1. 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间   发送时延 = 数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)
   2. 传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间   传播时延 = 信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)
   3. 处理时延：主机或路由器收到分组时要花费一定时间进行处理，例如分析首部、从分组提取数据部分、进行差错检验或找适当的路由等，这就产生了处理时延。
   4. 排队时延：分组进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口发，还要再输出队列中排队等待转发。
   5. 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
5. 时延带宽积：传播时延 * 带宽
6. 往返时间RTT：发送时间 = 数据长度 / 发送速率；   有效数据率 = 数据长度 / 发送时间+RTT
7. 利用率：信道利用率：某信道百分之几的时间是被利用的；   网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值

计算机网络的体系结构

1、分层：将庞大而复杂的问题转换为若干较小的局部，这样这些较小的问题就比较易于研究和处理

2、分层带来的好处：

• 各层之间是独立的
• 灵活性好
• 结构上易于分割开
• 易于实现和维护
• 能促进标准化工作

3、各层要完成的功能主要有：

• 差错控制
• 流量控制
• 分段和重装
• 复用和分用
• 连接建立和释放

4、网络协议三要素：

• 语法：即数据与控制信息的结构或格式
• 语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种相应
• 同步：即事件实现顺序的详细说明

5、结构：

 

• 应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
• 运输层：负责向两台主机中进程间的通信提供通用的数据传输服务
  • 传输控制价协议TCP：提供面向连接的、可靠数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。
  • 用户数据报协议UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报
• 网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把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
• 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧
• 物理层：考虑用多大的电压代表0  1，以及接收方如何识别出发送方发送的比特。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及引脚应如何连接。

协议数据单元PDU：OSI模型把对等层之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU

实体、协议、服务和服务访问点：

实体：表示任何发送接收信息的硬件或软件进程

协议：控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合

在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用瞎忙一层所提供的服务。

协议是水平的，服务是垂直的

在同一系统中   相邻两层   实体进行  交互的地方，通常称为服务访问点。

服务数据单元SDU：OSI把层与层之间数据的交换的数据的单位称为服务数据单元SDU。

相邻两层之间的关系

路由器在转发时最高只到网络层而没有使用运输层和应用层