第一章 计算机网络的概述

三大网络:电信网络、有线电视网络、计算机网络

计算机网络:主要由一些通用的、可编程的硬件互联而成,这种可编程的硬件能够传递多种不同类型的数据。其特点是:连通性、共享

互联网:目前技术最为成功、应用最为广泛的网络。
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TCP\IP协议:是一切网络协议的总和,它定义了设备如何连接互联网以及数据之间如何互相传输。在此协议中将网络分成四层:应用层、传输层、网络层、链路层

互联网基础结构发展的三个阶段

第一个阶段:从单个网络APPANET向互联网发展的过程
第二个阶段:建成了三级结构的互联网。分为:主干网、地区网、校园网(企业网)
第三个阶段:逐渐形成了多层次IPS结构的互联网。分为:主干IPS、地区IPS、本地IPS
-IPS:互联网服务提供者(Internet Service Provider)

互联网的分类

从互联网的工作方式上看,可以将互联网分成两大块:
边缘部分:由所有连接在互联网的主机组成。用来通信和交换资源。
核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供连通性和交换。

端系统:处在互联网的部分就是连接在互联网上的所用主机。端系统之间两大类通信方式:客户-服务器方式(C\S方式)、对等方式(P2P方式)。

客户-服务器方式:客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。客户程序必须知道服务器程序的地址。
对等连接方式:两个主机在通信时不分服务请求方和服务提供方。

路由器:实现分组交换的关键构建,其任务是转发收到的分组,分组转发互联网核心部分最重要的功能。

典型的交换技术:

电路交换:面向连接,通信线路利用率很低。
分组交换:采用存储转发技术。在发送端,把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据,每一个数据段前面添加首部构成分组。每个分组在互联网中独立的选择传输路径。
报文交换:也采用了存储转发原理,但交换的时延较长。

三种交换技术的比较:

  • 若要连续传送大量数据,且其传送时间远大于连接建立时间,则采用电路交换的传输速度较快。
  • 报文交换和分组交换不需要预先分配传输宽带,在传输时可以提高整个网络的信道利用率。
  • 由于一个分组的长度远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。

计算机网络的类别

按作用范围分:广域网WAN、城域网WAN、局域网LAN、个人区域网PAN (若两个中央处理器间隔小于1米,一般称之为多处理机系统,而不称之为计算机网络
按使用者分:公用网、专用网
按用来把用户接入到互联网的网络:接入网AN,又称为本地接入网或居民接入网。接入网既不属于核心部分也不属于边缘部分。通常指某个用户端系统到互联网中的第一个路由器之间的网络。(边缘路由器)

计算机网络的性能

速率:数据的传送速率,又称为数据率或比特率,单位为:bit/s、kbit/s、Mbit/s、Gbit/s
---比特(bit):计算机中数据量的单位,信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0 。

带宽:网络中某通道传输数据的能力,表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的最高速率,单位 bit/s 。

吞吐量:表示单位时间内通过某个网络(信道、接口)的数据量,即实际通过网络的数据量。但受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

时延:也称为延迟或迟延,是指数据从网络的一端到另一端所需要的时间。

发送时延:即传输时延。发送数据时,数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间,即从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完为止。
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传播时延:电磁波在信道中传播一定距离而花费的时间。与发送时延有本质不同。
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处理时延:主机或路由器在收到分组时,为处理分组(分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。
排队时延:分组在路由器输入或输出队列中等待处理所经历的时间。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
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时延带宽积:即以比特为单位的链路长度。
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往返时延:丛发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经理的时间。包括各中间结点的时延。

利用率:分为信道利用率和网络利用率。

信道利用率:指某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。
网络利用率:指全网络的信道利用率的平均加权值。
---信道利用率并非越高越好。但某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加。

计算机网络的体系结构

网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

网络协议的三个组成要素
语法:数据与控制信息的结构或格式。
语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
同步:事件实现顺序的详细说明。
---两种形式:文字描述、成语代码

计算机网络体系结构:是计算机的各层及其协议的集合。体系结构是抽象的。
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协议:是水平的,是控制对等实体间的通信规则。必须把所有不利的条件都估计到,且不能假定一切都是理想状况。
服务:是垂直的,是由下层向上层通过层间接口提供的。
服务访问点(SAP):同一系统相邻的年层的实体进行交互的地方。