计算机网络概述

Posted 2021-08-08 桃陉

文章目录

• • 1.计算机网络基础知识
  • • 1.1定义
    • 1.2功能
    • 1.3组成
    • 1.4分类
  • 2.标准化工作
  • 3.计算机网络性能指标
  • • 3.1关于速度
    • 3.2关于时间

1.计算机网络基础知识

1.1定义

定义：计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递。

计算机系统：移动端包括ios、android等，电脑端包括Windows和macOS等操作系统

通信设备：交换机和路由器

线路：端系统与通信设备连接的介质（通信链路）

软件：在端系统上安装的软件用来实现计算机系统的功能

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总而言之：计算机网络是互连（互连互通）的，自治（无主从关系）的计算机集合。

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1.2功能

五大功能（前两点最重要）：

$\bullet$ 数据通信（实现连通性）

$\bullet$ 资源共享（硬件资源共享（打印机）、软件资源共享、数据资源共享（百度文库资源））

$\bullet$ 分布式处理（多台计算机分工合作完成同一任务）

$\bullet$ 提高可靠性 （一台计算机宕机以后，还有替代机来继续工作）

$\bullet$ 负载均衡

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1.3组成

$\bullet$ 按组成部分：硬件、软件、协议（核心）

$\bullet$ 按工作方式：边缘部分（主机/端系统，用户可以直接使用）、核心部分（为边缘部分服务）

边缘部分两种通信方式：客户端/服务器（client/sever）方式、P2P（peer-peer，对等，eg：QQ）方式

$\bullet$ 按功能组成：通信子网、资源子网

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1.4分类

$\bullet$ 按分布范围分：广域网WAN（使用交换技术）、城域网MAN、局域网WAN（使用广播技术）、个人区域网PAN

$\bullet$ 按使用者分：公用网（运营商网络，交钱就可以上）、专用网（军队、公安等）

$\bullet$ 按交换技术分：电路交换、报文交换、分组交换

$\bullet$ 按拓扑结构分：总线型（一条公用线路）、星型、环形、网状型（常用于广域网）

$\bullet$ 按传输技术分：广播式网络（共享通信信道，所有主机都可以收听到）、点对点网络（使用分组存储转发和路由选择机制）

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2.标准化工作

要实现不同厂商的硬、软件之间的相互连通，必须遵从统一的标准。

标准的分类：

$\bullet$ 法定标准：由权威机构制定的正式的、合法的标准。 eg:OSI

$\bullet$ 事实标准：某些公司的产品在竞争中占据主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准。 eg:TCP/IP

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相关组织：

$\bullet$ 国际标准化组织ISO（OSI参考模型、HDLC协议）

$\bullet$ 国际电信联盟ITU（制定通信规则）

$\bullet$ 国际电气电子工程师协会IEEE （学术机构、IEEE802系列标准）

$\bullet$ Internet 工程任务组 IETF （负则因特网相关标准的制定）

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3.计算机网络性能指标

3.1关于速度

$\bullet$ 速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率。是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。

单位：b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s，相邻两个单位之间都差10³。

$\bullet$ 带宽

初始含义：某个信号具有的频率带宽，即最高频率与最低频率之差，单位为赫兹（Hz）。

现在含义：带宽表示网络的通信线路传送数据的能力，通常指单位时间从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位：b/s…

$\bullet$ 吞吐量

单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量，单位同上。吞吐量受网络的带宽或网络的额定 速率的限制。

3.2关于时间

$\bullet$ 时延

指数据（报文/分组/比特流）从网络一段传送到另一端所需时间，也叫延迟或迟延，单位为s。

组成：发送时延（传输时延）、传播时延、排队时延、处理时延。

发送时延：从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间。
$$发送时延=数据长度/信道带宽（发送速率）$$
取决于数据的长度与信道带宽

传播时延：从发送到停止的时间。（以电磁波为载体传播比特流）
$$传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率$$
取决于电磁波传播速率和链路（光纤、同轴电缆等）长度

排队时延：等待输出/入链路可用。

处理时延：路由器内部进行检错以及找出口

$\bullet$ 时延带宽积 单位：比特
$$时延带宽积=传播时延\times 带宽$$

表示以比特为单位的链路长度。

$\bullet$ 往返时延RTT

从发送方发送数据开始（将第一个比特放入信道），到发送方收到接收方的确认（接收方接到第一个比特），总共经历的时延。

RTT越大，在收到确认之前，可以发送更多的数据。
$$RTT=传播时延\times 2+末端处理时间$$

$\bullet$ 利用率

包含信道利用率和网络利用率。
$$信道利用率=有数据通过的时间/总的时间$$
$$网络利用率=信道利用率加权平均值$$

当利用率增大时，时延也会随着增大！

整理笔记来自：王道考研