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计算机网络概述

计网概述

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组成部分

组成部分:

  1. 软件、硬件、协议

工作方式:

  1. 边缘部分:为用户直接使用

    • C/S方式,Client/Server
    • P2P方式(每一个端系统同时可以是客户端或服务器)
  2. 核心部分:为边缘部分服务

功能组成:

  1. 通信子网:实现数据通信
  2. 资源子网:实现资源共享/数据处理

分类

  1. 按分布范围

    • 广域网WAN,使用交换技术
    • 城域网MAN
    • 局域网LAN,使用广播技术
    • 个人区域网PAN
  2. 按使用者

    • 公用网
    • 专用网
  3. 按(数据)交换技术分:

    • 电路交换
    • 报文交换
    • 分组交换
  4. 按拓扑结构

    • 总线型
    • 星型
    • 环型
    • 网状型(广域网常用)
  5. 按传输技术

    • 广播式网络:共享公共通信信道
    • 点对点网络:使用分组中存储转发和路由选择

性能指标

  1. 速率

  2. 带宽:单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的最高数据率,也就是网络设备所支持的最高速度。

  3. 吞吐量:单位时间通过某个网络(或信道、接口)的数据量。受带宽或额定速率限制

  4. 时延:数据从一段传到另一端所需要的时间,也称延迟

    • 分有发送时延、传播时延、排队时延、处理时延

    • 发送时延:数据的第一个bit到最后一个bit注入到链路所需时间, =数据长度/信道带宽

    • 传播时延:取决于电磁波传播速度和链路长度

      =信道长度/电磁波传播速率

    • 排队时延:等待输出/入链路可用

    • 处理时延:检错+寻找出口

  5. 时延带宽积:传播时延*带宽,称为以bit为单位的链路长度,

  6. 往返时延RTT:发送方发送数据开始,到发送方受到接收方的确认(接收方收到数据立即发送确认)总共经历的时延

    • RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多
    • RTT=往返传播时延(传播时延*2)+末端处理时间
  7. 利用率

    • 信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过时间

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    • 网络利用率:信道利用率加权平均值

分层架构

  1. 实体:第n层中的活动元素称为n层实体,同一层的实体叫对等实体

  2. 协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议

  3. 接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口

  4. 服务:下层为相邻上层提供的功能调用

注:仅仅在相邻层间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽

ISO/OSI参考模型

OSI七层参考模型,自顶向下排序:

  1. 应用层
  2. 表示层
  3. 会话层
  4. 传输层
  5. 网络层
  6. 数据链路层
  7. 物理层

应用层、表示层、会话层构成资源子网,用以数据处理,是端到端的通信

网络层、数据链路层、物理层构成通信子网,用以数据通信,是点到点的通信

  • 与其他实体相比,数据链路层封装/解包了尾部以及控制信息两个部分

应用层

所有能和用户交互产生网络流量的程序

典型服务:

  • 文件传输:FTP
  • 电子邮件:SMTP
  • 万维网:HTTP

表示层

用于处理两个通信系统中交换信息的表达方式(语法、语义)

  1. 数据格式变换
  2. 数据加密解密
  3. 数据压缩与恢复

会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据,也就是建立同步(SYN)

  1. 建立、管理、终止会话

  2. 使用校验点可使绘画在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信,适用于传输大文件,实现断点续传

  3. 主要协议:ADSP、ASP

传输层

负责主机中两个进程的通信,建立、维护、拆除端到端的连接。

传输单位是报文段或用户数据报。

  1. 可靠传输、不可靠传输
  2. 差错控制:检错纠错
  3. 流量控制:解决速度匹配问题,限制发送方的速度
  4. 复用分用:
    • 复用:多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务
    • 分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程

网络层

把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务

单位是数据报,分组后送至数据链路层

  1. 路由选择:选择最佳路径
  2. 流量控制:速度匹配,限制发送方的速度
  3. 差错控制:纠错检错分组数据
  4. 拥塞控制:解决当所有节点都来不及接受分组而要大量丢弃分组的问题

数据链路层

将网络层传下来的数据报组装成帧,单位是帧

  1. 成帧
  2. 差错控制:检查纠正帧错+位错
  3. 流量控制:解决速度匹配问题
  4. 访问(接入)控制 :控制对信道的访问
  5. 物理寻址

物理层

实现比特流的透明传输,即不管所传数据是什么样的比特流,都应当能在链路上传输

  1. 定义接口特性

  2. 定义传输模式:单工、半双工、双工

  3. 定义传输速率

  4. 比特同步

  5. 比特编码

TCP/IP参考模型

相比于OSI模型,没有表示层和会话层,数据链路层与物理层合并为物理接口层

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通信方式的区别:

ISO/OSI模型 TCP/IP模型
网络层 无连接+面向连接 无连接
传输层 面向连接 无连接+面向连接

面向连接:先建立连接并发出建立连接请求,只有连接成功建立后,才能开始数据传输,传输完毕后,释放连接

无连接:直接传输数据

五层参考模型

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总有些事情高于其他
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