计算机网络

计算机网络

第一章

1.1略

1.2.1

网络由节点和连接节点的链路组成

节点:路由器、计算机、交换机

互连网（internet）：网络的网络，多个网络由路由器连接起来的网络，可以使用任意的协议

互联网（Internet）：使用TCP/IP协议的作为通信标准

1.2.2互联网发展三个阶段

1. 1969~1990 ARPANET网向互联网发展，ARPANET是由单个分组交换网
2. 1985~1993 三级结构的互联网，分为主干网、地区网、校园网（企业网）
3. 1993~现在 全球范围多层次的ISP结构的互联网，IXP互联网交换点，允许两个网络直接相连并快速交换分组

1983是互联网诞生时间

1.2.3互联网的标准化工作

互联网草案

建议标准

草案标准

互联网标准

1.3互联网的组成

1.3.1边缘部分

组成边缘部分的是互联网上的主机，这些主机又称为端系统，计算机的通信可以称为：“两个主机之间的进程进行的通信”

通信方式：1. C/S 2.P2P

C/S方式指的是客户与服务器之间进程服务与被服务的关系

客户是服务请求方，服务器是服务提供方

客户：1.需要知道服务器的地址 2. 不需要复杂的系统和特殊硬件

服务器：1.2与客户的1.2相反，3.可以同时处理多个本地或外地客户的请求

P2P指的是主机之间互为客户和服务器进行对等通信

两台主机上都P2P通信的软件

1.3.2 核心部分

路由器链接网络与网络

电路交换：在源节点和目的点之间建立通路用于传输数据

阶段：建立连接——传输数据——断开数据

例子:电话网络

优点：传输直接，时延小

缺点：线路容量利用率低，不能进行差错控制

报文交换：将用户数据加上源地址和目的地址和校验码，打包成报文，经过路由器时存储并查询转发表，

存储——转发

优点：

可以增加线路传输利用率，可以实现一对一、多对一的访问，可以通过不同链路传输不同数据，易于差错控制

缺点:增大了资源开销，需要增设控制机制避免乱序，增加时延，占用缓冲区

分组交换：将数据分成固定长度的数据块，然后如同报文交换里的那样封装成数据包，进行存储——转发

优点：包括报文交换的优点，以外还有缓存易于管理，减少了缓冲区占用，减少时延的作用

缺点：

分层的好处：

各层之间独立：下层向上层提供服务，而协议是上层不可见的，只在本层

灵活性：某一层发生变化的时候只要接口不改变则其它层不会发生变化

结构可分开：

易于维护与实现：大且复杂系统被分割成独立小系统所以更容易调试

能促进标准化工作：

1.5

计算机网络的类别
按作用范围区分
广域网WAN
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN
按照公有私有区分
公用网
专用网
用来把用户接入互联网的网络
接入网AN

1.6.1 计算机网络的性能指标

1. 速率：最重要的性能指标 速率指的是额定速率或标称速率，不是运行速率

   别名：数据率或比特率

   单位：bit/s kbit/s Mbit/s Gbit/s

   换算是以\(10^3\)为倍数：$1Gbit/s =10^3Mbit/s =10^6Kbit/s =10^9bit/s $

2. 带宽 ：信号所包含的不同频率所占范围 例：3.1kHz,(300Hz~3.4kHz)

   别名：频域/时域

   单位：Hz

   或单位时间所能通过的最高数据率

3. 吞吐量：单位时间实际通过某个网络的数据量

   受到额定速率和带宽的限制

   单位：bit/s 或 帧数

4. 时延:

   总时延=发送（传输）时延+传播时延+排队时延+处理时延

   发送时延（s）=数据帧大小(bit)/发送速率（bit/s)

   传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道传输速率（m/s)

   排队时延：取决于网络中当时的通信量，在路由器等待处理和转发的时间

   处理时延：主机或路由器接受到数据的时候处理所花的时间（分析首部、提取数据、差错检验、转发）

   电磁波在自由空间传输速率=\(3.0*10^5km/s\)

   电磁波在铜线中传输速率=\(2.3*10^5km/s\)

   电磁波在光缆传输速率=\(2.0*10^5km/s\)

5.时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽

带宽和传播时延的体积，可看做以比特为单位的链路长度

是正在发送尚未到达的数据

6.往返时间RTT

B收到完整数据后发送给A的一个通知，从B发送该通知到A接收经过的时延为往返时延

有效数据率=数据长度/(RTT+传播时间) (bit/s)

7.利用率

信道利用率：指的是数据占信道的百分比，而网络利用率是信道利用率的加权平均数

D=D_0/(1-U)

U:利用率

D:网络当前时延

D_0:网络空闲时的时延

利用率过高会提升时延

1.7 协议与层次

标准

计算机网络分层结构

法律上的标准

OSI：7层模型

缺点：缺乏商业驱动力，过于复杂，周期太长，划分不合理

协议
给v vvvb'b'b'b'b'b
数据交换而建立的规则、标准或约定

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需要做出什么动作

同步：为事件顺序详细说

具有五层协议的体系结构

应用层
任务：通过进程之间的交互完成特定的网络应用
协议例子：http,dns,smtp
数据单元：报文

运输层
任务：两个进程之间通信使用的通用运输服务
协议例子：TCP（传输控制协议），UDP（用户数据报协议）
数据单元：报文段（TCP）数据报(UDP)

网络层
(又称为网际层或IP层）
任务：为晚上的不同主机提供通信服务
协议例子：IP协议，网际协议IP
数据单元：IP数据报，数据报

数据链路层
任务：将IP数据报组装成帧，包括数据和控制信息，检错和纠错功能，若有错误则丟帧
协议例子：无
数据单元：帧

物理层

任务：传输数据
数据单元：比特（bit）
对等程序之间传输的数据单元PDU（协议数据单元）
层与层之间交换的数据SDU（服务数据单元）
交换数据的地方SAP

第二章

2.1
OSI的七层协议体系结构
应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层
TCP/IP的四层协议体系结构
应用层 运输层 网际层 网络接口层
物理层考虑连接传输媒体上的比特流，不是指具体的传输媒体
作用：尽可能屏蔽不同通信手段和传输媒体的差异
协议称为规程