第一章 计算机网络概述

Posted 2020-10-10 石涛涛

　　　　序言：意识到要打好基础，计算机网络基础这本书很好入门，然后就开始网上找资料，看视频，结合看书学习，通过视频中书上的讲解，来做一份自己的总结，记录自己的学习情况，仅仅是自己的理解。谢谢。

 

　　一、局域网、广域网、Internet

　　　　1、局域网：覆盖范围较小、自己花钱买设备来组件小型网络，宽带固定，自己维护 

　　　　　　　　覆盖范围小：相比于整个internet来讲，局域网肯定很小了，例如，校园网、企业网，覆盖范围也就那么一点

　　　　　　　　自己花钱买设备维护：比如以下的是校园网， 三个教室，每个教室都有电脑，每台电脑都连自己教室里的交换机，接入交换机又连到学校里一个更大的汇聚交换机，汇聚交换机连接外面的网络，校园内每间教室或者每个用网的地方都是如此来上网的，这样学校自己花钱买的交换机， 自己来维护自己学校里面的网络。

 　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　宽带固定：因为是局域网，范围小，网络部拥堵，几乎就是有多少带宽，趋于稳定

　　　2、广域网：距离远 花钱租带宽

　　　　　　　　例如：看下图，我们不管哪个地方上网，都必须联网，上网能访问一些网站，跟别人聊天，为什么呢？因为有一些ISP在帮我们做牵线工作。ISP(Internet Service Provider)因特网服务提供商，电信、联通、移动等，  它们在各个地方埋网线，有自己的主机、 然后我们出钱连入他们的网络，就能访问上网了。有一些网站站点放在电信机房中，我们电信网去访问，就会比较快，因为通往主机那边的地址的方式很多，如果电信网访问放在联通主机房中的网址，则相对会受到影响。

　　　　　　　　

　　　　3、Internet

　　　　　　　　

二、计算机数据通信的过程

　　　　　　需要讲解到：

　　　　路由器的功能：转发收到的分组。

　　　　什么是分组？ 发送一段数据，将该段数据进行分组发送，而不是一次性全发送完。

　　　　什么是分组交换？在网路中，路由器跟路由器之间有一定的距离， 我们计算机要发送一段数据出去，首先将数据分成n个分组，在每个分组前特定的头部，就成了数据包。 然后将数据包发送到路由器，通过路由器来接受这些数据包，然后一部分一部分的发送，接受，在发送其中一个数据包的过程中，占用了其中的道路，发送完这一个，就释放，并不是一直占用该资源，直到传输结束，在其接受或发送数据时，也可以接受或发送别的数据，看先接受谁，就先发送谁，其实就是一个队列

　　　　分组交换、电路交换、报文交换的区别？

　　　　　　　　电路交换：就是电话线， A打给B ，AB之间的电话线就接通了，那么不管他两说没说话，说多久，直到挂断之前，该线都是在占用之中。

　　　　　　　　报文交换：一次性发送完整的数据，那么该段路就被占用，传完就释放，然后接下一步的传送。直到到达目的地

　　　　　　　   分组交换：高效、灵活、迅速、可靠。

 　　　　通过一张图来讲解　　　　情景： 1号计算机和2号计算机组成局域网， 主机1、主机2、主机3就相当于电信的主机，网页都存在在主机中，

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　1、ip地址跟MAC地址？

　　　　　　　　　　　　　　每个计算机都有自己独特的ip地址，全球独一无二，跟电话一样，有些电话是 031-开头 有些地区是079开头， 这是分地区的，ip地址也是一样，

　　　　　　　　　　　　　　mac地址：每台计算机上都有一个物理地址，也是独有的。在网卡上面，路由器也有mac地址。

　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　2、1号计算机如何通过www.baidu.com来访问到百度的主页？

　　　　　　　　　　　　　　　　每台计算机上都有DNS解析器， 通过DNS将域名解析成对应地址，

　　　　　　　　　　　　　　　　路由器每次识别目标ip地址，以此来更改原mac地址和下一步目标的mac地址，

　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　3、主机如何将网页数据发回请求的计算机？

　　　　　　　　　　　　　　1、将要返回的数据分成N份

　　　　　　　　　　　　　　2、每次将发送几分到缓存中，缓存就相当于队列，先进先出，缓存中发一份发回请求的计算机

　　　　　　　　　　　　　　3、计算机接到第一份，返回一个数据，让主机发送下一份，然后将缓存中刚才发送的那一份删除

　　　　　　　　　　　　　　4、如果中途数据丢包，则从缓存中继续发送刚才不成功那一份，直到接收到请求的计算机发回的确认数据。

　　　　　　　　　　　　

 

 

三、OSI参考模型

　　　　OSI（Open Systems Interconnection Reference Model）OSI/RM   简称 OSI 开放系统互连参考模型，通俗的将就是我们说的7层协议的体系结构

　　　　　　　　　　应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层

　　　　7层分别的作用是什么？都干了些什么？ 
　　　　
注意：这七层是在发送数据到网线之前，在计算机中内部就已经经过了这7层，不是在传输过程中才慢慢经过这7层的。

　　　　　　应用层：所有产生网络流量的程序

　　　　　　表示层：在传输数据之前进行的一些操作(加密，压缩，发送数据使用的编码等)

　　　　　　　　　　例如：发送数据使用的是UTF-8来编码， 而在浏览器用别的编码来解码，就会出现乱码，这就是表示层出现了问题

　　　　　　会话层：在传输数据时，需要通道，就需要创建会话，以防请求方和目标方不知道谁是谁。

　　　　　　　　　　例如：访问百度， 则会与主机上存放百度网页的地址创建了会话，请求接收到了全部数据，则会话结束

　　　　　　传输层：就是传输数据的过程，因为有了前面表示层和会话层做的一些事情，已经传输数据的条件了

　　　　　　　　　　可靠传输：通过网址访问主机之间，进行的传输是一来一往，而且进行多次交流，多个数据包，

　　　　　　　　　　不可靠传输：通过网址到DNS解析器解析域名真实地址的过程，就是不可靠传输，只需要一个数据包，去一个，回一个就完成了。

　　　　　　网络层：规划最佳路径，规划ip地址，

　　　　　　　　　　传输数据到目标地址的过程中，经过哪些路由器，也就是走什么路径，就是网络层做的事情

　　　　　　数据链路层：对数据帧的开始与结束  差错校验

　　　　　　　　　　发送数据是分组发送的，不是一次性发送，每次发送一组数据，如何知道这一组数据就是我们发的呢，就需要在数据的开始和结束定义一个特殊的东西，让路由器或交换机知道该数据什么时候开始，什么时候结束

　　　　　　　　　　差错校验，在接受完一组数据后，校验数据是否完整，如果有问题，则丢掉，让计算机重新发一次。

　　　　　　物理层：定义网络接口标准

　　　　　　　　　　网线的水晶头，里面都市8根线，0101如果定义，用1V代表1，0V代表0，类似这样规定，不可能一个商家50V代表1，这样1V那个规定将会出现问题

 

　　　　OSI参考模型和TCP/IP协议图

　　　　　　　　　　

　　　　发送数据：数据的封装，各个层次都做了什么事情

　　　　　　　　　　　　

　　　　　　数据封装后的样子

　　　　　　　　　　　　

　　

　　　　　　接受数据，解封装

　　　　　　　　　　　　

 

 

四、计算机上的各种性能指标解释

　　　　速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率

　　　　1、速率：在计算机与计算机之间通信时传输数据位数的速率   单位  bit/s   1 bit也就是 1 位 

　　　　　　　　byte 与 bit 的区别和换算

　　　　　　　　byte：字节 　　　bit：位

　　　　　　　　1byte = 8bit

　　　　　　　　按字节换算

　　　　　　　　1 k = 1024byte　　M与byte之间的换算是1024 

　　　　　　　　1M = 1024K　　　

　　　　　　　　按位换算

　　　　　　　　1kb = 1000bit

　　　　　　　　1Mb = 1000Kb

　　　　　　　　1Gb = 1000Mb

　　　　　　问题一：我们人们常说的我的网络是8M 为什么下载速度只有1M/S呢？

　　　　　　　　　这里的8M，单位是Mb，也就是按位来算的， 而下载速度是按字节算的  8M = 8000Kb = 8000，000bit = 1000，000 byte ≈1000kb ≈1M

　　　　　　　　　　　　所以一般都市直接除以8，8M的网络下载速度就是1M/s 100M的网下载速度也就10M/s

 

　　　　　2、带宽

　　　　　　　　接口支持最高的传输速率， 也就是我们的带宽是8M， 带宽是100M.  就是最高支持一次传输8M，自己换算一下，能传多个位。

 

　　　　　3、吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量

　　　　　　　　简单的说，就是通过一根网线一次性传输的多少个位，最高位就是带宽，但不是每次传输都达到了带宽值，有可能通过的只有3M，5M，都不一定，通过的量就是我们说的吞吐量

　　　　　

　　　　   4、时延：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延

　　　　　　　　发送时延 = 数据块长度(bit)/信道宽度(bit/s)

 　　　　　　　　　　通过一个特定情景来讲解

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　A----------------路由器---------------------B

　　　　　　　　　　A发送0101010101(10bit)数据到B  带宽是10bit/s　　A距离B 100米  信号在信道上的传播速率 10米/s

　　　　　　　　　　当从开始发送1到最后一个0从A的网卡中出来结束，发送时延 = 10bit/10bit/s = 1s

　　　　　　　　传播时延 = 信道长度（米）/信号在信道上传播速率(米/秒)

　　　　　　　　　　传播时延：从A发送1开始，到路由器，接受最后一个0结束，这一段也算是传播时延，路由器到B之间也是  100/10 = 10秒。 在电线上花费的时间是10秒

　　　　　　　　排队时延：路由器接受数据，有一个缓冲区，相当于队列，数据到路由器，先到缓冲区排队等待路由器一个个接受数据，直到路由器开始接受第一个位，这就是排队时延，从路由器出来也需要排队时延

　　　　　　　　处理时延：路由器开始接受第一个位，这就开始处理数据了，到最后一个位接受完，这之间就是处理时延

 

　　　　　　5、时延带宽积： 其实也就是在信道中有多少位数据在其中，用的是带宽，也就是最高的数据。

　　　　　　　　　　传播时延 * 带宽  

 　　

　　　　　　6、往返时间：从A到B，在B返回数据到A，之间用了多少时间，

　　　　　　　　　　使用命令 ping www.baidu.com  从我们浏览器到存放百度地址的主机，然后返回数据到我们计算机需要的时间

　　　　　　　　　　

   　　　　

 　　　　　　7、利用率

　　　　　　　　　　信道利用率：　有数据通过时间/(有+无)数据通过时间

　　　　　　　　　　网络利用率：信道利用率相加就是网络利用率

　　　　　　　　　　一张图就能看清楚

　　　　　　　　　　

 

　　五、总结

　　　　通过这一章节，可以大概了解什么是网络，局域网，广域网，计算机之间如何通信，访问网址是如何得到网页数据的，OSI参考模型，以及对应的协议关系。接下将学习几大层具体的细节。敬请期待。