计算机网络【0】概述
計算機網(wǎng)絡(luò)概念和功能
概念
是一個將分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)，通過通信設(shè)備與線路連接起來，由功能完善的軟件實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。
計算機網(wǎng)絡(luò)是互連的、自治（無主從關(guān)系）的計算機集合。
功能
組成
硬件、軟件、協(xié)議
工作方式：
- 邊緣部分：用戶直接使用
- C/S方式：客戶端/服務(wù)器方式
- P2P方式：對等服務(wù)方式
- 核心部分：為邊緣部分服務(wù)
功能組成：
- 通信子網(wǎng)：實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，物理層（集線器，中繼器）+數(shù)據(jù)鏈路層（交換機，網(wǎng)橋）+網(wǎng)絡(luò)層（路由器）
- 資源子網(wǎng)：實現(xiàn)資源共享/數(shù)據(jù)處理，會話層+表示層+應(yīng)用層，實現(xiàn)資源共享功能的設(shè)備和軟件的集合
傳輸層是連接通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的接口
分類
按照范圍分：廣域網(wǎng)WAN（交換技術(shù)）、城域網(wǎng)MAN、局域網(wǎng)WAN（廣播技術(shù)）、個人區(qū)域網(wǎng)PAN
按使用這分：公用網(wǎng)、專用網(wǎng)
按交換技術(shù)分：電路交換、報文交換、分組交換
按傳輸技術(shù)分：廣播式網(wǎng)絡(luò)（共享公共通信信道）、點對點網(wǎng)絡(luò)（分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機制）
標(biāo)準(zhǔn)化工作
性能指標(biāo)
速率：數(shù)據(jù)率、數(shù)據(jù)傳輸率或比特率。用來衡量連接在計算機網(wǎng)絡(luò)上的主機在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)位數(shù)的速率。單位是b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s，換算為10310^3103的關(guān)系
一字節(jié)是八比特，存儲容量一般用字節(jié)作為度量的標(biāo)準(zhǔn)，
字節(jié)的單位是B、KB等換算為2102^{10}210的關(guān)系
通信領(lǐng)域的帶寬：原本指某個信號具有的頻帶寬度，即最高頻率和最低頻率之差，單位是赫茲(Hz)，多用來表示模擬信號。
在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力，通常是指單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一結(jié)點到另一點所能通過的最高數(shù)據(jù)率。單位是比特每秒。即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所支持的最高速度。
鏈路帶寬指的是發(fā)送方的發(fā)送數(shù)據(jù)速率，不是在線路上的傳送速率。
吞吐量：表示單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量，單位b/s，kb/s，Mb/s
吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。
可以理解為吞吐量是實際的數(shù)據(jù)傳輸率，而鏈路帶寬是最大的吞吐量。
時延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時間，也叫延遲或遲延，單位是s
高速鏈路：信道帶寬比較大的鏈路，會降低發(fā)送時延，對其他的影響不大。
時延帶寬積=傳播時延*帶寬，單位為比特。時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度，即某段鏈路最多有多少比特，描述的是一段網(wǎng)絡(luò)的最大容量。
往返時延（RTT）:從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到接收方的確認（接收方收到數(shù)據(jù)后理解發(fā)送確認），總共經(jīng)歷的時延。
RTT=傳播時延*2+末端處理時間
需要注意的是RTT和發(fā)送時延沒有關(guān)系，因為考慮的是剛開始的那個比特。
利用率：
- 信道利用率：有數(shù)據(jù)通過的時間/總時間
- 網(wǎng)絡(luò)利用率：信道利用率加權(quán)求平均值
分層結(jié)構(gòu)
只有對等實體之間才有協(xié)議，每兩個層次之間會有接口， 下面的層次會給上面你的提供服務(wù)。
分層的基本原則：
網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是從功能上描述計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡稱網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分層結(jié)構(gòu)
每層遵循某個/些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以完成本層功能
計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計算網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合
第n層在向n+1層提供服務(wù)時，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。
僅僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實現(xiàn)細節(jié)對上一層完全屏蔽
體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是指能運行的一些軟件和硬件
OSI參考模型
物鏈網(wǎng)傳話示用
前五層都會添加一個首部，數(shù)據(jù)鏈路層會添加首部和尾部，物理層是傻瓜式的，不添加數(shù)據(jù)，直接發(fā)送。
應(yīng)用層
所有能和用戶交互產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的程序
典型應(yīng)用層服務(wù)：
- 文件傳輸FTP
- 電子郵件SMTP
- 萬維網(wǎng)HTTP
表示層
用于處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式（語法和語義）
- 數(shù)據(jù)格式變化（翻譯官）
- 數(shù)據(jù)加密解密
- 數(shù)據(jù)的壓縮和恢復(fù)
協(xié)議：JPEG ASCALL
會話層
向表示層實體/用戶進行建立連接并在連接上有序地傳輸數(shù)據(jù)，也叫做建立同步（SYN）
- 建立、管理、終止會話
- 使用校驗點可使會話在通信失效時從校驗點/同步點繼續(xù)恢復(fù)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。使用于傳輸大文件
主要協(xié)議:ADSP、ASP
傳輸層
自下而上第一個進行端到端通信的層次。上面的四層（傳話示用）都是端到端的通信，下面三層（物鏈網(wǎng)）都是點到點通信。傳輸單位是報文段或用戶數(shù)據(jù)報。
設(shè)計到端口號的通信叫做端到端通信
- 可靠傳輸、不可靠傳輸
- 差錯控制：糾正錯誤
- 流量控制：速度匹配
- 復(fù)用分用：復(fù)用指多個應(yīng)用層進程可同時使用下面?zhèn)鬏攲拥姆?wù)，分用指運輸層把收到的信息分別交付給上面應(yīng)用層中相應(yīng)的進程。
網(wǎng)絡(luò)層
主要任務(wù)是把分組從源端傳到目的端，為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供服務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)層傳輸單位是數(shù)據(jù)報
- 路由選擇：最佳路徑
- 流量控制：協(xié)調(diào)發(fā)送端和接收端的速度問題
- 差錯控制：如果能糾錯就糾錯，不能糾錯就扔掉，保證傳輸層接收到的數(shù)據(jù)是沒有問題的
- 擁塞控制：若所有節(jié)點都來不及接收分組，而要丟棄大量分組的話，網(wǎng)絡(luò)就處于擁塞狀態(tài)，因此要采取一定措施，緩解這種擁塞。
主要協(xié)議：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
數(shù)據(jù)鏈路層
主要任務(wù)是把網(wǎng)絡(luò)層傳下來的數(shù)據(jù)組裝成幀，數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸單位是數(shù)據(jù)幀
- 成幀，定義幀的開始和結(jié)束
- 差錯控制，幀錯+位錯
- 流量控制：發(fā)送方和接收方的協(xié)調(diào)
- 訪問/接入控制：控制對信道的訪問
主要協(xié)議：SDLC、HDLC、PPP、STP
物理層
主要任務(wù)是在物理媒體上實現(xiàn)比特流的透明傳輸，傳輸單位是比特
透明傳輸：指不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送
- 定義接口特性
- 定義傳輸模式：單工、半雙工、雙工
- 定義傳輸速率
- 比特同步
- 比特編碼
主要協(xié)議：RJ45、802.3
TCP/IP參考模型
TCP/IP參考模型：事實標(biāo)準(zhǔn)
與OSI參考模型的相同點：
- 都分層
- 都是基于獨立的協(xié)議棧
- 可以實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)
不同點：
五層參考模型
總結(jié)
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