计算机网络概念及其功能
计算机网络概念
三网融合:计算机网络，有线电视网络，电信网络
计算机网络：是一个把分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享(可以共享硬件，软件，数据)和信息传递的系统
计算机网络是互连的，自治的计算机集合
互连:通过通信链路互联互通
计算机网络功能
- 数据通信
- 资源共享
- 分布式处理
- 提高可靠性
- 负载均衡
计算机网络的发展阶段
两个网络之间可以通过路由器连接起来，多个网络需要多个路由器连接
网络 |
互连网 |
因特网 |
|
我们可以用一朵云来表示一个网络
互连网是网络的网络 |
我们有时并没有严格区分互联网和因特网这两个名词，许多人口中的互联网实际上是指因特网。 |
- 若干节点和链路互连形成网络 - 笔记本电脑,台式电脑，网络打印机是一个结点，把它们互连起来的交换机也是一个结点 - 结点之间的链路可以是有线链路或无线链路 |
若干网络通过路由器互连形成**互连网(**互联网) |
- 因特网是当今世界上最大的互联网 - 因特网通常用一朵云表示 - 连接在因特网上的计算机叫做主机 |
VS
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||
internet |
vs |
Internet |
互连网 |
因特网 |
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通用名词 |
专用名词 |
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任何通信协议 |
TCP/IP协议族 |
ISP(因特网服务提供者)
普通用户通过ISP接入因特网的，ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址(这点其实很重要，因为因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信)，这样就可以通过这个ISP接入因特网，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备，任何单位或者个人都可以通过ISP接入到因特网，只需要按照ISP的规定缴纳相关费用
中国电信，中国移动，中国联通他们向广大用户提供因特网接入服务，信息服务和增值服务
基于ISP的三层结构的因特网
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数量的不同，ISP也分成不同的层次
第一层ISP |
第二层ISP |
第三层ISP |
国际级 |
区域或国家级 |
本地 |
覆盖面积最大 拥有高速链路和交换设备 第一层ISP之间相互连接构成因特网主干网 |
第一层ISP的用户 第一层ISP通常具有区域性或国家兴覆盖规模，和少数第一次ISP相连接 |
第二层ISP的用户 只拥有本地范围的网络，一般的校园网或企业网，以及住宅用户和无线移动用户，都是第三层ISP的用户 |
相隔较远的两台主机之间的通信可能需要经过多个ISP，一旦某一个用户能够接入到因特网，那么他也可以成为ISP，需要做的就算购买一些比如调制解调器或路由器这样的设备，让其他用户能和他相连
计算机网络的组成与分类
计算机网络的组成
端系统之间的通信指的是进程间的通信
按组成部分 |
- 计算机网络 = 硬件 + 软件 + 协议 - 硬件：主机，通信链路（双绞线，光纤），交换设备（路由器，交换机），通信处理机（网卡） - 软件：网络操作系统，邮件收发程序，FTP程序，聊天程序 |
按功能 |
- 计算机网络 = 通信子网 + 资源子网 - 资源子网(资源共享，数据处理)：实现资源共享功能的设备和软件集合（计算机软件） - 通信子网(数据通信)：各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成（网桥，交换机，路由器） -
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按工作方式 |
- 计算机网络 = 边缘部分 + 核心部分 - 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来通信（传送数据、音频或视频）和资源共享 - 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（提供连通性和交换） |
计算机网络的分类
标准化工作及其相关组织
标准的分类:
- 法定的标准:由权威机构制定的正式的、合法的标准 OSI
- 事实上的标准:某些公司的产品在竞争中占据主流，时间长了，这些产品种的协议和技术就成为了标准 TCP/IP
性能指标
速率
速率=数据率=数据传输率=比特率(每秒传送多少比特)
比特 0/1
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位数的速率
单位:b/s,kb/s,Gb/s,Tb/s
带宽
- 带宽 = 某个信号具有的频带宽度。单位Hz
- 带宽 = 表示网络的通信线路传输数据的能力 = 单位时间内从网络中某信道所能通过的“最高数据率”。单位：bit/s
- 速率和带宽都是速度单位，这里速率是实际的传输速率，而带宽是理想状态下的最大传输速率。
- 线路的频率带宽越宽，其传输数据的最高速率也越高
吞吐量
- 吞吐量 = 在单位时间通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。单位b/s，kb/s…
- 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制
时延(很重要,要会计算)
- 时延/延迟 = 指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间
- 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延+ 排队时延
- 发送/传输时延 = 从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间 = 数据长度 / 发送速率 数据长度/信道带宽
- 传播时延 = 电磁波在信道中传输一定距离而花费的时间。取决于电磁波的传输速率和链路的长度 = 链路长度 / 电磁波在信道上传播的速率 传播时延=信道长度/信号传播速率
- 排队时延 = 节点缓存队列中分组排队所经历的时间
- 处理时延 = 主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。
- 使用光纤作为传输介质，给我们带来的感受就是快，但这并不是说光在光纤中的传播速率很快，而是因为光的带宽很大，同一时间可以传输更多比特
- 在不考虑排队时延和处理时延的情况下，源主机通过n个路由器的转发，给目的主机发送m个分组
- 总时延=m个分组的发送时延+1个分组的发送时延n+1个分组的传播时延（n+1）
时延带宽积
- 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
往返时延RTT
- 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认）共经历的时延。
- RTT = 往返传播时延 + 末端处理时间
- RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据就越多
利用率
- 信道利用率 = 有数据通过时间 / （无 + 有）数据通过时间
- 网络利用率 = 全网络的信道利用率加权平均值
- 利用率不是越高越好，时延会随着利用率的增加而增加
- 数据链路层和网络层是点对点通信【计算机节点和计算机节点进行通信】
- 传输层是端到端通信【进程与进程通过端口进行通信】
为什么要分层
分层的基本原则
- 各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
- 每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
- 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现
- 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
- 能促进标准化工作
实体
- 表示任何可以发送或接受信息的硬件或软件进程。同一层的实体称为对等实体
协议
- 简称协议，是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
- 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则
- 协议的三要素
- 语法：规定传输数据的格式
- 语义：规定所要完成的功能
- 同步：规定各种操作的顺序
接口(服务访问点)
- 同一个系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方
- 仅仅在相邻两层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
服务
- 下层为相邻上层提供的功能调用。
- 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的
- 服务原语
数据组成
- SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而应传送到的数据。
- PCI协议控制信息：控制协议操作的信息。
- PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位。
- 每一层的PDU会作为下一层的SDU，然后和PCI组成该层的PDU，再作为下下层的SDU…直到物理层
计算机网络学习笔记（1.计算机网络体系结构 2.物理层）_思考数据为什么要加头部_Super_Song_的博客
下面内容来自公众号 网络技术平台
