[计网]1.概述

目录:

概述

因特网概述

网络、互联网、因特网

  • 网络(Network):由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成
  • 互联网(internet):由多个网络通过路由器互连起来,构成了范围更大的网络
  • 因特网(Internet):是世界上最大的互连网络,采用TCP/IP协议族

因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider):普通用户通过ISP接入因特网,ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址,同时拥有通信线路和路由器等设备,只要交钱你就可以使用他们的服务,参考中国移动、电信,联通

  • 因特网组成如下:

    1. 边缘部分:由所有连接在因特网上的主机组成,这部分是用户直接使用,用来通信和资源共享(如电脑,手机)
    2. 核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边缘部分提供服务

数据交换方式

  • 电路交换:需要建立连接,传播信息,拆除连接三步,且线路无法复用,通过电话交换机接通电话线进行信息交换(参考打电话)
  • 报文交换:无需建立连接,每个数据块以报文的方式通过路由器存储转发
  • 分组交换:无需建立连接,将报文分成若干组,每组都需要携带头部信息,通过路由器存储转发

存储转发的语义

  • 发送方:构造分组,发送分组
  • 路由器:缓存分组,转发分组
  • 接收方:接受分组,还原报文
  • 以上路由器的工作简称为:存储转发

★三种交换方式的区别

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计算机网络的定义和分类

计算机网络定义

简单定义:一些互连的自治的计算机集合

  • 互连:是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信
  • 自治:是指独立的计算机它有自己的硬件和软件,可以单独运行使用
  • 集合:是指至少需要两台计算机

计算机网络的分类

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计算机网络的性能指标

速率

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送的速率

带宽

通信线路所能传送数据的能力

吞吐量

单位实际内通过某个网络(信道、接口)的数据量

★时延

时延就是我们打游戏时候常说的延迟,时延分为以下三类:

  • 发送时延:主机发送到信道所需的时间
  • 传播时延:信号在信道上传输所需的时间
  • 处理时延:路由器进行存储转发所需的时间

需要注意的是构成网络时延,在处理时延不算的情况下,发送时延和传播时延需要通过实际情况来判断谁占大头

时延带宽积

以比特为单位的链路长度,传播时延 * 带宽

往返时间RTT

从源主机到目标主机双向交互(你给我发信息,我给你回信息)需要的实际时间

信道利用率

信道上实际传输的速率与最大传输速率的比

丢包率

传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率

小结

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计算机体系结构

常见计算机网络体系结构

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  • OSI失败的原因:多层具有相同的功能,设备造价高,出厂慢,不符合商业标准
  • 网际层:主要采用IP协议,IP协议可以为各种网络应用提供服务,也可以使用IP协议互连不同的网络接口,所以其将数据链路层与网络层合并了

★计算机网络分层的必要性

  • 应用层:解决通过应用进程的交互来实现特定的网络应用的问题

    • 例如:通过解析应用层的头部信息,确定需要进行那些网络应用,邮件(SMTP),还是浏览网页(HTTP),还是传输发送文件(FTP)等
  • 运输层:解决进程之间基于网络的通信问题

    • 例如:通过解析TCP报文,确定需要转发到目标主机的那个端口上给那个进程所使用
  • 网络层:解决分组在多个网络上传输(路由)的问题

    • 例如:通过解析IP报文,确定需要转发到的主机IP地址
  • 数据链路层:解决分组在一个网络(或一段链路)上传输的问题

    • 例如:通过解析比特流,确定需要转发的主机硬件地址(MAC)
  • 物理层:解决使用何种信号来传输比特的问题

    • 例如:采用双绞线连接主机网络接口和其他网络设备,达到比特通过光纤传输的目的

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分层思想

现在假设我们需要浏览一个网页,则主机像服务器发送的请求流程如下:

  1. 应用层:根据HTTP协议封装一个带有get请求的HTTP报文交给运输层
  2. 运输层:给HTTP报文添加一个TCP首部,使其成为TCP报文段,交给网络层
  3. 网络层:给TCP报文段添加一个IP首部,使其成为IP数据报,交给数据链路层
  4. 数据链路层:给IP数据报添加一个首部和尾部,使其成为帧,交给物理层

    • 首部:确定源地址和目标地址和类型
    • 尾部:让目标主机检查帧是否有误码
  5. 物理层:将帧转化为比特流,通过网络类型添加前导码,然后通过信道传输到路由器

这个时候路由器就开始工作啦,需要注意的是,路由器只包含了网络层、链路层、物理层,它将会通过解析比特流进行查询路由表,确定目标主机的MAC地址和IP地址,然后进行转发工作

专业术语

  • 实体:任何可发送或接收信息的硬件或软件进程(例如每一层都是一个实体)
  • 对等实体:收发双发相同层次中的实体(例如源主机的网络层和目标主机的网络层)
  • 协议:控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合(例如应用层的HTTP,SMTP,和运输层的TCP,UDP等)
  • 协议三要素:语法、语义、同步

    • 语法:定义所交换信息的格式
    • 语义:定义收发双方所要完成的操作
    • 同步:定义收发双方的时序关系(例如TCP的三次握手)
  • 服务:在协议的控制下,两个对等实体间的逻辑通信使得本层能向上一层提供服务,要实现本层协议,还需要使用下面一层所提供的服务

    • 协议作用于对等实体,服务作用于上层实体,下层服务对于上层来说是透明的。例如:我们享受手机的服务,但我们不需要知道手机工作的原理
  • 服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口,用于区分不同的服务类型

    • 例如:链路层的服务访问点为帧的类型字段
    • 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的协议字段
    • 运输层的服务访问点为端口号
  • 服务原语:上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令,这些命令称为服务原语
  • 协议数据单元PDU:对等层次之间传送的数据包
  • 服务数据单元SDU:同一系统内,层与层之间交换的数据包
  • 多个SDU可以合为一个PDU;一个SDU也可以划分为几个PDU

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