第一章 计算机网络和因特网

Posted 2021-07-29 Kunkun只喝怡宝

第一章 计算机网络和因特网

考纲内容：
一、网络协议的概念
协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接受一条报文或其他事件所采取的动作。
二、无连接和面向连接服务的概念和区别
三、电路交换和分组交换的概念和区别
1、电路交换
在电路交换网络中，在端系统通信会话期间，预留了端系统间沿路径通信所需要的资源。在分组交换网络中，这些资源则不是预留的。会话的报文按需使用这些资源，其后果可能是不得不排队等待接入通信线路。
1.1、电路交换网络中的复用
链路中的电路是通过**频分复用（FDM）和时分复用（TDM）**来实现的。对于FDM，链路的频谱由跨越链路创建的所有连接共享。特别是，在连接期间链路为每条连接专用一个频段，每条电路连续地得到部分带宽。对于一条TDM链路，时间被划分为固定期间的帧，并且每个帧又被划分为固定数量的时隙。当网络跨越一条链路创建一条链接时，网络在每个帧中为该连接指定一个时隙。这些时隙专门由该连接单独使用，一个时隙（在每个帧内）可用于传输该连接的数据，每条电路在间隙中周期性地得到所有带宽。
2、分组交换
为了从源端系统向目的端系统发送一个报文，源将长报文划分为较小的数据块，称为分组。在源和目的地之间，每个分组都通过通信链路和分组交换机传送。

四、网络延时的概念和计算方法
分组从一台主机出发，通过一系列路由器传输，在另一台主机中结束它的历程。当分组从一个节点（主机或路由器）沿着这条路径到后继节点，该分组在沿途的每个节点经受了几种不同类型的时延。这些时延最为重要的是节点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延，这些时延总体累加起来就是节点总时延。
处理时延：检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间，以及检查比特级别的差错所需要的时间。
排队时延：在队列中，当分组在链路上等待传输时，它经受排队时延。
传输时延：传输时延是将所有分组的比特推向链路。用L比特表示该分组的长度，用R bps（即b/s）表示从路由器A到路由器B的链路传输速率，则传输时延=L/R 。
传播时延：一旦一个比特被推向链路，该比特需要向路由器B传播。从该链路的起点到路由器B传播所需要的时间是传播时延。传播时延=d/s.d是路由器A和路由器B之间的距离，s是该链路的传播速率。
丢包：在现实中，排队容量是有限的，当到达的分组发现一个满的队列时，由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃该分组，即该分组会丢失。
五、计算机网络的体系结构和各层交互的封装过程

应用层：应用层是网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方。网络层协议包括：HTTP (提供web文档的请求和传送),SMTP(提供电子邮件报文的传输) ,FTP(提供两个端系统之间的文件传送) ,DNS (提供端系统名字转换为32比特的网络(IP)地址)。应用层协议分布在多个端系统上，端系统的应用程序通过协议交换信息分组，位于应用层的信息分组称为报文。

运输层：运输层在应用程序的端点之间传送应用层报文。运输层有TCP和UDP两种运输协议。TCP向它的应用程序提供面向连接的服务，包括可靠运输，流量控制，拥塞控制。UDP向它的应用程序提供无连接的服务，该服务没有可靠性，没有流量控制，也没用拥塞控制。我们把运输层的分组称为报文段。

网络层：网络层的分组称为数据报。网络层包括了网际协议IP和路由选择协议，通常简单称为IP层。网际协议IP定义了数据报中的各个字段以及端系统和路由器如何作用于这些字段。

链路层：链路层的分组称为帧。链路层提供的服务取决于该链路的特定链路层协议。因为数据报从源到目的地的传送通常需要经过几条链路，一个数据报可能被沿途不同链路上的不同链路层协议处理。

物理层：物理层的任务是将链路层的帧中的一个个比特从一个节点移动到下一个节点。

封装过程：在发送主机端，一个应用层报文被传送给运输层，运输层收到报文并附加上运输层首部信息构成运输层报文段。运输层向网络层传递该报文段，网络层收到报文段并附加上网络层首部信息构成网络层数据报，该数据报接下来被传递给链路层。链路层收到并增加它自己的链路层首部信息构成链路层帧。在每一层，一个分组具有首部字段和有效载荷字段。

六、书中基本概念
端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起。通信链路由不同类型的的物理媒体组成，这些物理媒体包括同轴电缆，铜线，光纤和无线电频谱。分组交换机主要分为路由器和链路层交换机，前者通常用于网络核心中，后者通常用于接入网中。

端系统通过因特网服务提供商( Internet Service Provider ,ISP)接入因特网。

TCP 和IP协议是因特网中两个最为重要的协议。IP协议定义了在路由器和端系统之间发送和接受的分组格式。因特网的主要协议统称为TCP/IP。

把与因特网相连的计算机和其他设备称为端系统，因为他们位于因特网的边缘。端系统也称为主机，主机有时又被进一步划分为客户和服务器。