计算机网络第一章 计算机网络概述

Posted 2021-01-03 zhangyushuqing

四．计算机网络性能

1. 速率：单位时间（秒）传输信息（比特）量，亦称数据传输率、比特率，单位bps、b/s等，往往给出额定或标称速率

2. 带宽：网络带宽通常指数字信道所能传输的最高数据率，单位bps

3. 时延

（1）结点处理延迟：差错检测、确定输出链路，通常较小

（2）排队延迟：等待输出链路可用，取决于路由器拥塞程度

　　·R为链路带宽，L为分组长度，a为平均分组到达速率

　　·流量强度 = La/R

　　·La/R趋于0，平均排队延迟小；趋于1，延迟很大，大于1，延迟无限大

（3）传输延迟（见前述）

（4）传播延迟：与链路长度（d）和信号传播速度（s）相关

4. 时延带宽积：传播时延 × 带宽 （bits）

5. 丢包

（1）原因

　　·队列缓存容量有限，分组到达已满队列将被丢弃

　　·丢弃分组可能由前序结点或源重发（也可能不重发）

（2）丢包率 = 丢包数/已发分组总数

（3）吞吐量：发送端与接收端之间传送数据的速率

　　·即时吞吐量：给定时刻的速率

　　·平均吞吐量：一段时间的平均速率

　　·Internet场景：每条连接的端到端吞吐量 = min(Rc, Rs, R/10)，实际网络中，Rc或Rs通常是瓶颈

 

五．计算机网络体系结构

1. 网络体系结构：分层结构，从功能上描述计算机网络结构，每层遵循网络协议完成本层功能。

2. 体系结构：一个计算机网络的功能层次及其关系的抽象定义。

3. 分层结构

（1）优点

　　·结构清晰，有利于识别复杂系统的部件及其关系

　　·模块化的分层易于系统更新维护

　　·有利于标准化

（2）缺点

　　·分层太多影响效率

（3）基本概念

　　·实体：任何可发送或接收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

　　·任一层实体需要使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务

　　·下层协议的实现对上层的服务用户是透明的

　　·同系统的相邻层实体间通过接口进行交互，通过服务访问点SAP交换原语，指定请求的特定服务。

4. OSI参考模型

（1）支持异构网络系统的互联互通，是异构网络系统互联的国际标准，理解网络通信的最佳学习工具

（2）层次：物理层 -> 数据链路层 -> 网络层 -> 传输层 -> 会话层 -> 表示层 -> 应用层

（3）通信过程

　　·会话层 -> 传输层两端有接口

　　·应用层到传输层为端到端层，主机直接对应

（4）数据封装：增加控制信息，包括地址、差错检测编码、协议控制

（5）物理层功能

　　·定义和规范接口特性：机械、电气、功能、规程特性

　　·表示比特编码

　　·定义数据率

　　·比特同步：时钟同步

　　·定义传输模式：单工（电视）、半双工（对讲机）、全双工（电话）

（6）数据链路层功能

　　·负责结点到结点的数据传输

　　·组帧：加头加尾

　　·物理寻址：在帧头增加发送端和/或接收端的物理地址

　　·流量控制：避免淹没接收端

　　·差错控制：检测并重传损坏或丢失帧，避免重复帧

　　·访问控制：在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路

（7）网络层功能

　　·负责源主机到目的主机数据分组的交付，可能穿越多个网络

　　·逻辑寻址：全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送达目的主机

　　·路由：选择路径

　　·分组转发

（8）传输层功能：负责端到端（进程间）完整报文传输

　　·分段与重组

　　·SAP寻址

　　·连接控制、流量控制、差错控制

（9）会话层功能

　　·对话控制：建立、维护

　　·同步：在数据流中插入“同步点”

（10）表示层功能：处理两个系统间交换信息的语法与语义问题

　　·数据表示转化：转换为主机独立的编码

　　·加密/解密

　　·压缩/解压

（11）应用层功能：支持用户通过用户代理（如浏览器）或网络接口使用网络

5. TCP/IP参考模型：应用层 -> 运输层 -> 网际层 -> 网络接口层

6. 5层参考模型：综合OSI和TCP/IP的优点，应用最广泛

（1）结构：应用层 -> 传输层 -> 网络层 -> 数据链路层 -> 物理层

（2）各层次功能

　　·应用层：支持各种网络应用——FTP、SMTP、HTTP

　　·传输层：进程-进程的数据传输——TCP、UDP

　　·网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发——IP、路由协议

　　·链路层：相邻网络元素的数据传输——以太网、WIFI

　　·物理层：比特传输

（3）数据封装

　　·段：Ht + M

　　·数据报：Hn + Ht + M

　　·数据帧：Hi + Hn + Ht + M

　　·路由器链路层去掉帧头帧尾，到网络层再次封装，在目的主机层层去封装