计算机网络知识总结（一）概述

计算机网络概述

• 1、互联网概述
• • 互联网
• 2、互联网的组成
• • 边缘部分
  • 核心部分
• 3、计算机网络性能
• • 性能指标
  • • 速率
    • 带宽
    • 吞吐量
    • 时延
    • 时延带宽积
    • 往返时间RTT
    • 利用率
• 4、计算机网络体系结构

1、互联网概述

互联网

• 互联网就是网络的网络
• 网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。

2、互联网的组成

边缘部分

由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是游湖直接使用的。

通常网络边缘之间的通信方式可分为

• 客户-服务器方式
  
• 对等方式
  

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。
网络核心部分起特殊作用的是路由器，路由器是实现分组交换的关键构建，其任务是转发收到的分组。

• 电路交换 —— 整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送
• 报文交换 —— 整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点
• 分组交换 —— 单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点
  

电路交换的优缺点：
优点：端对端的通信质量约定了通信资源所以可靠，对连续传送大量数据的效率高。
缺点：会造成空闲时还在占用资源这一种情况，导致资源的浪费。

报文交换的优缺点：
优点：无须预约通信资源，动态逐段利用传输带宽。对突发式数据传输效率高。
缺点：数据量过大时，会导致时延增加，使传输效率低下。

分组交换的优缺点：
优点：具有报文交换的优点，高效、迅速且各分组小，灵活性高。
缺点：由于要加上控制信息，所以相当于使得需要传输的数据更大了。而且由于路由器在转发的时候也需要时刻分析这些控制信息，进行差错控制等动作，也增加了路由器的负担。

3、计算机网络性能

性能指标

速率

指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率。b/s（bps） 如100M以太网，实际是指100Mb/s。往往是指额定速率或标称速率。

带宽

带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。带宽的单位是数据率的单位bit/s

吞吐量

单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。其绝对上限值等于带宽。

时延

数据（一个报文或分组、甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端的时间，也称延迟。

1. 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需的时间，也就是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毕所需的时间。也成传输时延。
   发送时延 = 数据帧长度（b） / 信道带宽（b/s）
2. 传播时延：电磁波在信道中传输一定距离所需花费的时间。
   传播时间 = 信道长度（m） / 传输速率（m/s）
3. 处理时延：主机或路由器处理收到的分组所花费的时间。
4. 排队时延：分组在输入队列中等待处理的时间加上其在输出队列中等待转发的时间。
   综上：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。

注：对于高速网络链路，提高的是发送速率而不是传播速率。

时延带宽积

传播时延 * 带宽。表示链路的容量。

往返时间RTT

从发送方发送数据开始，到发送发收到接收方的确认为止，所花费的时间。

利用率

信道利用率某信道有百分之几是被利用的（有数据通过）。而信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
当前时延=空闲时时延/（1-利用率）

4、计算机网络体系结构

• 应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。直接为用户的应用进程提供服务（HTTP、FTP等),把应用层交互的数据单元成为报文
• 运输层：向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务它们看不见运输层以下的数据通信的细节。（TCP、UDP）
• 网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务。选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。网络层将运输层产生的报文或用户数据报封装成分组（IP数据报）或包进行传送。
• 数据链路层：将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上”透明“的传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。在收到数据时，控制信息使收到端直到哪个帧从哪个比特开始和结束。
• 物理层：物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。）物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。