计算机网络学习笔记--01概述

Posted 2020-10-10

1、计算机网络在信息时代的作用

　　1.1信息时代的三网：

　　　　a、电信网络--电信网络的用户可得到电话、电报和传真等服务；

　　　　b、有线电视网络--用户可以看到各种电视节目

　　　　c、计算机网络--用户能够迅速的传送各种数据文件，以及从网络上查找并获取各种有用的资料

　　　　　　计算机网络的向用户提供的两个重要的功能：连通性和共享。

　　　　　　连通性：用户之间可以交换信息；

　　　　　　共享：资源共享，比如网上的各种可提供下载的文件等。

　　1.2英特网概述：

　　　　1.2.1：关键概念

　　　　网络：由若干节点和连接这些节点的链路组成。网络中的节点可以是计算机、集成器、交换机或者路由器等。（我们可以用一朵云表示一个网络，这样做的好处就是不用关心网络的细节问题）。如下图所示：

　　　　互联网：网络与网络还可以通过路由器互连起来，构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。如下图所示：

　　英特网：世界上最大的互联网。大家把连接在英特网上的计算机都成称为主机。

 

　　因此我们可总结成一个基本概念：网络将许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起。

　　网络不是把计算机仅仅简单的在物理上连接起来，因为这样并不能达到计算机之间能够相互交换信息的目的，我们默认计算机上安装了可以交互信息的软件。

　　1.2.2：英特网发展的三个阶段（不是截然分开，有部分重叠）：

　　第一个阶段：单个网络ARPANET向互联网发展的过程。

　　　　　　　　ARPANET最初只是一个单个的分组交换网，所有连接在ARPANET上的主机都直接与就近的节点交换机相连。后来TCP/IP协议称为ARPANET上的标准协议，使得所有TCP/IP协议的计算机都能利用互联网相互通信。

　　第二个阶段：建成三级机构的英特网。分为主干网，地区网和校园网（企业网）

　　第三个阶段：逐渐形成多层次的ISP（英特网服务提供者）结构的英特网。

　　

　1.2.3：英特网的组成

　　（1）边缘部分：有所有连接在英特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

　　　　　　　　　　这部分的主机又称为端系统，可以是个人，也可以是单位，也可以是某个ISP，边缘部分利用核心部分提供的服务，使众多主机之间能够相互通信并交换或共享信息。主机A与主机B进行通信指运行在主机A上的软件与运行在主机B上的软件通过某些协议进行通信。

　　　　　　　　　　在网络边缘端系统中运行的程序之间的通信方式同城分为2大类：客户服务器方式和对等方式。

　　　　　　　　　　a、客户服务器方式（都是指计算机软件）

　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　特点：

　　　　　　　　　　　　　　　　客户程序：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1）被用户调用后运行，在通信时主动向远程服务器发起通信，客户程序必须知道服务器地址

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统

　　　　　　　　　　　　　　　　服务器程序：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2）系统启动后即自动调用并一直不断的运行，被动地等待并接受来自各地客户的请求；不需要知道客户地址。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

　　　　　　　　　　b、对等方式（p2p）

　　　　　　　　　　

　　（2）核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的。

　　　　

　　路由器是组成核心部分的重要构件，路由器的任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

　　电路交换：建立连接（占用通信资源）---通话（一直占用资源，知道通话结束）----释放连接（归还通信资源）（效率低）

　　

 

重要特点是：在通话的全部时间内，通话的2个用户一直占用端到端的通信资源

 

　　分组交换：如下图，将一个报文划分为几个分组的概念。通常我们把要发送的整块数据称为报文。将较长的报文分为一个个更小的等长数据段，在每个数据段前面加上一些必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组。分组又称为包，，分组的首部也可称为包头。

　　主机和路由器都是计算机，但他们的作用很不一样。主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器则是用来转发分组的。，即进行分组交换。

路由器收到一个分组，先暂时存储下来，再检查其首部，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，把分组交给下一个路由器。

 

电路交换、报文交换和分组交换的特点：如下图

　　电路交换：整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像管道中传送

　　报文交换：整个报文先传到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

　　分组交换：单个报文（这是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

 

　　1.3计算机网络的性能

　　1.3.1速率：比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。网络技术中的速率是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也成为数据率或比特率。

　　1.3.2带宽：

　　　　1、本来指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同的频率成份1所占的频率范围。

　　　　2、在计算机网络中带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力。

　　1.3.3吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络的数据量。

　　1.3.4时延：是数据从网络的一端传送到另一端所需的时间

　　　　1、发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也叫传输时延

　　　　　　　　　　　　发送时延=数据帧长度（b）/信道带宽（b/s）

　　　　2、传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间

　　　　　　　　　　　　传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上传播的速率（m/s）

　　　　3、处理时延：主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间进行处理，就产生了处理时延

　　　　4、排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器，分组进入路由器后要先在输入队列中等候处理。

　　　　　　　　总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。

　　　　5、时延带宽积：

　　　　　　　　时延带关机=传播时延*带宽

　　　　6、往返时间RTT（Round-Trip time）：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认，总共经历的时间

 

1.3.4协议与划分层次

　　　　a、网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或者约定，由一下三个要素组成

　　　　（1）语法：即数据u控制信息的结构或格式

　　　　（2）语义：即要发送何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

　　　　（3）同步：事件实现顺序的说明

　　　　b、具有五层协议的体系结构

　　

 

 　　c、实体、协议、服务和服务访问点

　　　　实体：表示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（或多个）进行通信的规则的集合

　　　　服务：在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。

　　　　访问服务店：同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方