计算机网络之概述

Posted 2020-11-20 van2323

一、因特网

  1 概念

　　1. 网络：由若干节点和连接这些节点(node)的链路(link)组成

　　2. 互联网：更大的范围的网络，也就是通过路由器将网络和网络互连起来。“网络的网络” 　

　　因特网是目前最大的互联网

　　3. 主机(host)：连接在互联网上的主机

　　In a word : "网络把许多主机连接在一起，而因特网把许多网络连接在一起"

  2 因特网发展的三个阶段

　　1. 1969年ARPANET的诞生到互联网发展的过程，美国国防部创建的第一个分组交换网络。1983年(公认的因特网诞生时间)TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议

　　　1990年ARPANET宣布关闭，结束了它的历史任务，从此也开启了新的互联网时代。

　　2. 构建成了三级结构的因特网，三级计算机网络分别是：主干网、地区网、校园网或企业网

　　3. 逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。ISP(互联网服务提供商，例如中国电信、中国联通)向因特网管理机构申请多个IP地址供主机使用。数据率从主干ISP到地区ISP再到本地ISP是逐级递减的。

 

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二、 因特网的核心部分

　　1. 因特网的核心部分：在因特网核心起特殊作用的是路由器(router)，路由器是实现分组交换的关键构件。其任务是转发收到的分组，这是网络核心最重要的功能

　　2. 实现：分组交换采用的是存储转发技术。

　　　　　　1）通常将报文(要发送的整块数据)划分为等长的一个个小的数据段，再加上首部(header)就构成了分组(packet)；分组又成为包，首部又成为包头

　　　　　　2）路由器收到分组后，先暂存一下，检查首部、查找转发表、按照首部中的目的地址、找到合适的接口转发出去。

　　　　　　3）收到包的路由器继续分组转发，直到数据到达目的主机。

　　3. 分组转发的优点

优点	所采用的手段
高效	传输过程中动态的分配传输带宽，对通信链路逐段占用(对计算机这种突发传送很适合)
灵活	为每一个分组独立的进行路由转发
迅速	以分组作为单位，不需建立连接就可向其他主机发送
可靠	保证可靠的网络协议；分布式多路由(网络拓扑结构)

　　4.归纳三种传输方式

　　　　 电路交换：固定电话

　　　　报文交换：整个报文在网络中转发

　　　　分组交换：分组在网络中的路由转发

 

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三、计算机网络的性能 —— 度量

　　1. 速率 —— 比特率

　　　　在计算机网络上主机在数字信道上传送数据的速率，单位是 bps、bit/s，即每秒传送的位数

　　2. 带宽(bandwidth)

　　　　与信号领域概念不同，在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最高数据率。单位依旧是bps

　　3. 吞吐量(throughput)

　　　　表示在单位时间内通过某个网络的数据量。通常吞吐量用于对现实世界中网络的测量。例如：对于一个100Mb/s的以太网，其额定速率位100Mb/s，其典型的吞吐量可能只有70Mb/s

　　4. 时延(dalay或latency)

　　　　总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 处理时延 + 排队时延

　　　　发送时延：主机或路由器发送数据所需的时间

　　　　　　　　　发送时延 = 数据帧长度/发送速率

　　　　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 = 信道长度/传播速率

　　　　处理时延：路由器在收到分组后处理所需的时间。例如分析首部、提取数据、差错检验、查找路由等

　　　　排队时延：分组在进入路由器后在输入队列和输出队列中等候的时间

 

　　　　PS：1）在总延时中，究竟哪种时延占主导地位必须具体分析

　　　　　　 2）对于高速链路网络，我们提高的仅仅是提高了数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率。也就是减少了数据发送延时

　　5. 时延带宽积

　　　　顾名思义，时延带宽积 = 传播时延 * 带宽。表示的是以比特为单位的链路长度

　　6. 往返时间 RTT

　　　　表示发送方发送数据开始，到发送方接收到确认总共经历的时间

　　7. 利用率

　　　　分为信道利用率和网络利用率

 

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*四、计算机网络体系结构

1. OSI(Open System Interconnection)七层协议

　　开放互联系统。概念清楚，理论完备，OSI试图全世界都遵循这一标准，但是OSI市场化失败了，原因如下：

　　1）OSI专家缺乏经验

　　2）OSI协议实现过分复杂，运行效率低

　　3）OSI标准制定周期长，因此按OSI标准生产的设备并没有及时进入市场

　　4）OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现

　　因此，在市场上取的成功的TCP/IP协议是事实上的国际标准

2. 协议体系结构

　　

　　1）应用层：定义的是应用进程间通信的交互规则。将应用层交互的数据单元成为报文

　　2）传输层：向两个主机中进程之间通信提供通用的数据传输服务。

　　　　　　　　PS：a. 通用指的是多个应用利用同一个传输层服务

　　　　　　　　　　  b. 由复用和分用的功能

　　3）网络层：负责分组在网络中的通信活动

　　4）数据链路层：其实包括物理层的功能。首先是组成帧，控制帧在链路上逐跳的传输，还包括差错检验等。而包含的物理层则处理比特的传输，还有一些接口的细节，

　　　　　　　　　　电气特性等。同时物理媒介还在物理层的下面。