《计算机网络》概述

Posted 2022-12-04 杰西啊杰西

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文章目录

• 一、计算机网络的性能
• • 1.1 速率
  • 1.2 带宽
  • 1.3 吞吐量
  • 1.4 时延
  • 1.5 时延带宽积
  • 1.6 往返时间RTT
  • 1.7 利用率
• 二、计算机网络的体系结构
• • 2.1 OSI 开放系统互联基本参考模型 7层
  • 2.2 TCP/IP 4层
  • 2.3 五层协议

一、计算机网络的性能

1.1 速率

（1）计算机网络的速率：
千 k=10³
兆 M=10⁶
吉 G=10⁹
提到网络的速率常常为额定速率或者标称速率，并非网络实际上运行的速率
（2）数据块
k=2¹⁰
M=2²⁰
G=2³⁰

1.2 带宽

网络中某通道传输数据的能力，在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高速率”
“比特每秒”: bit/s

1.3 吞吐量

在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量
例如：额定速率为1Gbit/s的以太网可能实际吞吐量为100Mbit/s
有时吞吐量还可以用每秒传送的字节数或者帧数来表示

1.4 时延

指数据（一个报文、分组、比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间

• 发送时延（传输时延）
  主机或者路由器发送数据帧所需要的时间，在某个点或者某个接口上的发送速率
  $$发送时延=\frac{数据帧长度bit}{发送速率bit/s}$$

• 传播时延
  电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间
  $$传播时延=\frac{信道长度m}{电磁波在信道上的传播速率bit/s}$$

• 处理时延
  主机或者路由器在受到分组花费一定时间处理

• 排队时延
  分组进入路由器中要在输入队列中排队等待处理

• 总时延
  $$总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延$$

1.5 时延带宽积

表示这个“传输管道”的体积，表示这样的链路可以容纳多少个比特
$$时延带宽积=传播时延\ast 带宽$$

1.6 往返时间RTT

A——>B
$$发送时间=\frac{数据长度}{发送速率}$$
因为假定A是有在收到B的确认信息后，才能继续向B发送数据，故A发送一个数据之后，要等待RTT个时间才可以发送下一个数据
$$RTT=2\ast 发送时间$$
$$有效数据率=\frac{数据长度}{发送时间+RTT}$$

1.7 利用率

$$D=\frac{D_0}{1-U}$$
D_0 : 网络空闲时的时延
U ：利用率
D ：网络当前时延

信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值

网络利用率并不是越高越好，过道会产生非常大的时延

二、计算机网络的体系结构

网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合

2.1 OSI 开放系统互联基本参考模型 7层

• 应用层
  通过应用进程的交互来完成特定网络应用
  应用层协议：应用进程间通信和交互的规则
  进程：主机中正在运行的程序
  报文：应用层交互的数据单元
• 表示层
  以用户理解的格式向上层用户提供必要的数据
  可以提供加密解密
• 会话层
  允许不同主机中的应用程序进行会话，建立虚连接。
  会话层管理进程，控制哪一方有权发送信息，哪一行必须接受信息
• 传输层（运输层）
  两台主机中进程之间的通信，提供通用的数据传输服务
  协议：TCP、UDP
• 网络层
  为分组交换网上的不同主机提供通信服务
  选择合适的路由，使源主机传输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目标主机
  协议： IP
• 数据链路层
  将网络层的IP数据包封装成帧，在两个相邻阶段间的链路上传输帧
• 物理层
  传输单位：比特
  物理媒体

PDU：对等层次之间传输的数据单位：协议数据单元
SDU：层之间交换数据的单位：服务数据单元

SAP：服务访问点，层间逻辑接口

2.2 TCP/IP 4层

• 应用层
• 传输层
• 网际层
• 网络接口层

2.3 五层协议

5层协议的体系结构只是为了介绍网络原理，实际应用还是TCP/IP四层体系结构

协议是水平的，服务是垂直的
协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体只能看见服务，无法看见下面的协议