网络概述

沒有什麽能永垂不朽
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一. 计算机网络概述

组成成分

1. 组成部分：硬件、软件、协议
- 硬件：主机、通信链路、交换设备、信息处理机（网卡等）
- 软件：实现资源共享等工具软件（网络操作系统、聊天系统）。处于应用层。
- 协议：规定网络传输数据的规范。
2. 工作方式：边缘、核心
  • 边缘部分：用户使用的主机（实现通信和资源共享）
  • 核心部分：大量网络与连接二点路由器（为边缘部分提供连通性和交换服务）
3. 功能组成：通信子网、资源子网

  • 通信子网：网络层以下，使网络能够传输、交换、存储。

  • 资源子网：传输层及以上，实现资源共享的设备与软件的集合。

分类

1. 分布范围分类
网路功能覆盖范围主要采用技术
广域网WAN长距离通信，因特网的核心部分几十千米交换技术
城域网MAN城市范围通信5-50 km以太网
局域网LAN微机或工作站几十米广播技术
个人区域网PAN个人电子设备链接< 10 m无线技术
  • 多处理器系统：中央处理器距离非常近（< 1 m），但不是计算机网络。
2. 传输技术分类

  1. 广播式：

    • 共享一个公共信道。
    • 所有计算机都能收听广播的分组。接收到的计算机通过检查目的地址确定是否接收。
    • 除了局域网外，广域网的无线、卫星通信也属于广播式

  2. 点对点：

    • 存储转发与路由选择机制（区别于广播式的重要因素）
3. 拓扑结构分类
特点优点缺点
总线形建网容易、加减结点方便、节省线路效率低、总线故障敏感
星形一个中央设备和多个终端便于集中控制管理中心设备故障敏感
环状信号单向传输
网状可靠性高控制复杂、线路成本高
4. 交换技术分类

分为电路交换、报文交换、分组交换。

性能指标

1. 带宽

​ 最高数据传输速率，表示通信线路传送数据的能力，单位（b/s）

2. 时延
-  发送时延：分组推向链路所用的时间。
-  传播时延：电磁波传播一定距离的时间。
-  处理时延：分析首部、提取数据、差错检测、路由查找。
-  排队时延：进入路由器的输入队列和确定转发后的输出队列的等待时间。
3. 时延带宽积

​ 一定时间后（第一个比特到达终点），发送端发出的比特数。

4. 往返时间RTT

​ 发送端发送数据，接收端接收并发送确认，经历的时间。

5. 信道利用率

​ 有数据通过的时间占比。

二. 计算机网络体系结构

分层结构

1. 重要术语
  • 实体：任何可发送和接受信息的硬件和软件进程。
  • 对等实体：对等层的实体，如两个物理层的网络硬件可称为对等实体。
  • 服务提供者：向上一层提供服务的层。
  • 数据单元
    1. 每个层次的报文分为两个部分：服务数据单元SDU、协议控制信息PCI；构成协议数据单元PDU。
    2. 假设每n层的数据单元前加n，则：n - SDU + n - PCI = n - PDU
    3. n-1 - SDU = n - PDU
2. 协议

  • 定义：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准和约定。

  • 它是水平的，必须控制的是对等实体的通信。

  • 组成三部分：语法、语义、同步。

3. 接口
  • 定义：同一结点相邻两层的信息交换的连接点。
  • 第n层通过服务访问点SAP向n+1层提供服务，可看作是一个逻辑接口。
4. 服务

  • 它是垂直的，是下层为上一层它提供功能调用。

  • 对上层而言，协议透明不可见。部分能被高层看得见的功能（也就是服务）是可见的。

  • 本层协议的实现需要用下层的服务，也才能为上层提供服务。

参考模型

1. OSI参考模型
传输单位任务功能协议举例
应用层报文提供用户的网络界面HTTP
表示层数据压缩、加减密
会话层建立同步（SYN）
传输层TCP报文段/UDP数据报负责进程间通信为端到端提供可靠的传输服务（链路层是主机间点到点）TCP
网络层IP数据报/分组对通信子网的运行控制，通过路由选择实现不同主机的通信服务差错 流量 拥塞控制 网络互连IP
数据链路层帧将IP数据报组装成帧成帧 差错控制 流量控制 传输管理SDLC
物理层比特流透明的传输比特流物理媒体上为数据段设备传输比特流
2. TCP/IP模型
功能对应OSI层次协议
应用层HTTP,FTP.DNS,SMTP
传输层两端的对等实体进行对话传输层TCP/UDP
网际层选择路由，分组转发，保证分组有序的到达网络层IP
网络接口层从主机或结点接收IP分组，发送到指定的物理网络上物理层和数据链路层无协议，只是允许任何形式的网络接口使用TCP/IP协议。
3. 两个模型的不同点

  • 对概念的定义上：OSI精确地定义了服务，协议和接口，符合面向对象标准。TCP/IP没有明确区别。

  • 对协议的偏向性上：OSI没有偏向性，功能不知道放在那一层；TCP/IP 与协议有良好的匹配性。

  • 异构网互联

  • 连接的方式

    OSI网络层支持面向连接与无连接，传输层只支持面向连接；

    tcp/ip网际层支持无连接，传输层支持面向连接与无连接。