计算机网络概论

文章思维导图

1.计算机网络在信息时代的作用

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.....

2.因特网概述

网络&互联网&因特网

• 网络Network（物理网络）
  • 若干节点(Node)和链路(Link)组成
• 互联网interent (逻辑网络)
  • 通过路由器将网络互联，构成更大范围的网络，即互联网
• 因特网Interent
  • 世界上最大的互联网

因特网发展

• 阶段1
  • 从单个网络ARPANET向互联网发展
• 阶段2
  • 逐步形成三级结构的因特网
    • 主干网
    • 地区网
    • 校园网
• 阶段3
  • 逐步形成多层次ISP结构的互联网
    • 第一层
      • 因特网主干网： 与其他第一层相连
    • 第二层
      • 大公司： 区域性或者国家性覆盖规模
    • 第三层
      • 本地ISP ：拥有本地范围的网络
    • 当两个同级的IPS相连时，彼此时对等(Peer)的

因特网标准化工作

• 因特网协会
  • 因特网体系结构委员会
    • 因特网工程部
      • 短期或者中期工程问题，负责协议的开发和标准化
    • 因特网研究部
      • 理论研究
  • 制定标准过程
    • 因特网草案
    • 建议标准
    • 草案标准
    • 因特网标准

3.英特网组成

边缘部分

• 概念
  • 用户直接使用
• 原理
  • 主机A的某个进程和主机B的某个进程通讯
    • C/S方式：客户机（Client）& 服务器（Server）通信
    • P2P方式： 对等方通信

核心部分

• 为边缘部分提供服务： 连通性和数据交换
• 原理
  • 路由器的分组交换
    • 转发收到的分组
  • 电路交换
    • 原理
      • 建立连接 ->通话 ->释放连接
    • 缺点：在通话过程中始终占用端到端的通讯资源
    • 适用范围：适合需要持续通信并且数据量较大 （不适合互联网通信）
  • 报文交换
    • 原理： 将报文先发送到邻近节点，全部保存后转发到下一个节点
    • 优点：通信过程中不需要始终占用端到端的资源，提高了信道的利用率
  • 分组交换
    • 原理
      • 将报文分解为分组，发送到相邻的节点
    • 优点
      • 交换机的输入和输入可以同时进行，提高了信道的利用率
    • 适用范围
      • 突发数据，不需要持续连接通信

4.计算机网络定义&分类

定义

• 相互连接自治的计算机集合

分类

• 作用范围
  • 局域网（LAN）
  • 城域网(MAN)
  • 广域网(WAN)
  • 个人区域网(PAN)
• 使用者
  • 公用网(Public Network)
  • 专用网(Private Network)

5.计算机网络性能指标

速率

• 数据的传输速率/数据率/比特率
  • 单位 Mbit/s
    • 计算机中的数据量用字节（8bit）千字节用K 代表2的10次
    • 通信领域 k 代表1000

带宽

• 本来指某个信号具有的频带宽度
• 计算机网络中指网络指传送数据的能力
  • 单位时间内A到B的最高数据率

吞吐量

• 表示单位时间内通过某个网络的数据量
  • 对现实世界的测量

时延/延时

• 发送时延
  • 分组长度/发送速率
• 传播时延
  • 信道长度/电磁波的传播速率
    • 自由空间
      • 3.0*10^8m/s
    • 铜线电缆
      • 2.3*10^8m/s
    • 光纤
      • 2.0*10^8m/s
• 处理时延
• 排队时延

丢包率

• 分组丢失率
  • 传输中发送比特级差错
  • 分组交换机输出队列已满
    • 网络堵塞

利用率

• 信道或网络利用率过高会产生较大时延

6.计算机网络体系结构

网络协议

• 明确规定了交换的数据格式和时序，以及在发送或接受数据时采取的动作
• 组成
  • 语法
  • 语义
  • 同步/时序

体系结构

• 计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义

TCP/IP协议

• 应用层
• 运输层
• 网际层IP
• 网络接口层

经典5层协议

• 应用层
  • 负责应用进程间的通信规则
  • HTTP/FTP/SMTP等
• 运输层
  • 负责两台主机中的进程提供通信服务
  • TCP 传输控制协议
    • 面向连接可靠的数据传输服务
      • 单位：报文段
  • UDP 用户数据报协议
    • 提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证可靠性）
      • 单位：用户数据报
• 网络层
  • 负责不同主机间的通信服务
    • 选择合适的路由进行分组转发
  • 网际协议（IP协议）
• 数据链路层
  • 负责将分组从链路一端发送到另一端
  • PPP协议等
    • 单位：帧
• 物理层
  • 负责在传输媒介上传送比特流
    • 单位：byte

实体，协议，服务

• 实体
  • 任何可发送或者接收信息的软硬件
• 协议
  • 控制两个对等实体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让本层能向上一层提供服务，不仅要实现本层协议，还要使用下一层提供的服务