计算机网络

第一章 概述

1.1 计算机网络发展过程

  1. 面向终端
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    特点：
  • 集中式处理
  • 数据处理和通信处理 都是由主机完成
  • 有限的数据传输速率
  • 系统的可靠性和性能取决于主机的可靠性和性能，便于维护、管理。数据的一致性好。
  • 主机通信开销较大，通信线路利用率低，对主机系统依赖性较大。
  • 规模小，终端数量少。
  1. 多台计算机互联
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一二阶段区别（面向终端与多台计算机互联）：
一阶段：以单主机为中心的星形网，各个终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源
二阶段：以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享链接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源

标志性成果：

  • 提出分组交换技术
  • 形成TCP/IP协议雏形

分组交换基本要求：

  • 网络侧重于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话（语言）。
  • 网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。
  • 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。
  • 网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。

二阶段总结：
建立了计算机与计算机的互连与通信，实现了计算机资源的共享。但缺点是没有形成统一的互连标准，使网络在规模与应用等方面受到了限制。

  1. 面向标准化

标志性成果：

  • 制定网络体系结构：OSI-RM模型
  • 形成TCP/IP系统结构
  • 形成以太网、公用数据网等标准，如X.25标准等X系列建议
  • 提出Web技术与开发浏览器

网络体系结构标准化意义：

  • 开放系统
  • 异种独立工作的计算机系统入网互联
  • 网络资源/用户资源共享
  • 层次结构和通信协议
  • 接口标准化

TCP/IP的因联网：

在ARPANET的基础上，形成了以TCP/IP为核心的因特网。任何一
台计算机只要遵循TCP/IP协议族标准，并有一个合法的IP地址，就可以接入到Internet。TCP和IP是Internet所采用的协议族中最核心的两个，分别称为传输控制协议（Transmission Control Protocol, TCP）和互连网协议（Internet Protocol, IP）

  1. 面向全球互联
    出现了高速以太网，VPN，无线网络，P2P网络，NGN等技术。

1.2 计算机网络基本概念

计算机网络定义

以资源共享为主要目的的计算机网络从逻辑上可分成两大部分：
• 通信子网 －网络信息的传输和交换
• 终端系统 －负责信息的处理
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计算机网络组成

节点+链路组成：
边缘节点（构成终端系统）包括主机、服务器等
中间节点（构成通信子网）包括集线器、交换机等
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计算机网络类型与特征

  1. 根据网络拓扑结构分类

    • 星型网
    • 树型网
    • 总线型网
    • 环型网
    • 网状网
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  2. 根据网络覆盖的范围分类

    • 个人区域网
    • 局域网
    • 城域网
    • 广域网
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  3. 根据通信传输媒介分类

    • 有线网
    • 无线网

第二章 网络协议与计算机网络体系结构

2.1 网络协议与分层体系结构

协议定义：

协议是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的
集合，是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程
中的操作，它定义了数据发送和接收工作中必经的过程。协议规定
了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错

协议组成：

  • 语法：指数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式，编码及信号电平等，回答“怎么讲”。
  • 语义：协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释“讲什么”
  • 同步：规定了事件的执行顺序

网络体系结构定义：

网络体系结构是计算机网络的分层、每层的功能以及每层使
用到的协议的集合

协议层次模型：
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下层为上层提供服务

2.2 开放系统互联参考模型OSI/RM

OSI/RM体系结构：

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

5层体系结构：

5 应用层 直接为用户的应用进程提供服务
4 传输层 为两台主机中进程之间的通信提供服务
3 网络层 为网络上的不同主机之间提供分组的传输服务
2 数据链路层
1 物理层

举例（QQ聊天）：
发送端：

  1. 应用层：【QQ应用进程数据】传送到【应用层】，加上【应用层】首部，成为【应用层】PDU（协议数字单元）
  2. 传输层：【应用层】PDU传送到【传输层】，加上【传输层】首部，成为【传输层】报文
  3. 网络层：【传输层】报文传送到【网络层】，加上【网络层】首部，成为【IP数据报（或分组）】，主机a向主机b发送分组
  4. 数据链路层：【IP数据报（或分组）】传送到【数据链路层】，加上【数据链路层】首部和尾部，成为【数据链路层帧】。
  5. 物理层：【数据链路层帧】传送到【物理层】，【物理层】把【比特流】传送到【物理媒体】。电/光信号在【物理媒体】中传播，从【发送端物理层】传送到【接受端物理层】。

接收端：

  1. 物理层：【物理层】接收到【比特流】，上交到【数据链路层】。
  2. 数据链路层：【数据链路层】剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给【网络层】
  3. 网络层：【网络层】剥去首部，取出数据部分上交给【运输层】
  4. 运输层：【运输层】剥去首部，取出数据部分上交给【应用层】
  5. 应用层：【应用层】剥去首部，取出应用程序数据上交给【应用进程】
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2.3 TCP/IP 体系结构

体系结构：

4 应用层————直接为用户的应用进程提供服务
3 传输层————负责为两台主机中的各个应用程序之间提供通信服务
2 互联网络层————负责独立地将分组从源主机送往目的主机，为分组提供最佳路由选择和交换功能。
1 网络接入层————负责接收从网络层交付的IP分组，并将IP分组封装在帧中，通过底层的物理网络发送出去

TCP/IP协议栈
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TCP/IP协议族
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2.4 OIS/RM和TCP/IP体系结构比较

  1. 出发点不同
    • OSI-RM是作为国际标准而制定的,不得不兼顾各方,考虑各种情况,造成OSI-RM相对比较复杂,协议的数量和复杂性都远高于TCP/IP。
    • 早期TCP/IP协议是为军用网ARPANET设计的体系结构，一开始就考虑了一些特殊要求,如可用性,残存性，安全性，网络互联性以及处理瞬间大信息量的能力等
  2. 对问题处理方法不同：
    • 对层次间的关系：OSI-RM模型严格按层次结构，而TCP/IP可以跨层；
    • 无连接服务问题 ：OSI-RM模型只考虑面向连接的服务，而TCP/IP同时还考虑无连接服务

第三章 数据通信技术基础

3.1 数据通信的基本概念

数据和信号
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数据通信系统
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数据通信系统的性能指标：

  1. 数据传输速率

    • 传码速率：在数据通信系统中，每秒钟传输信号码元的个数（波特）
    • 传信速率：在数据通信系统中，每秒钟传输二进制码元的个数（比特/秒）
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  2. 信道带宽

    • 信号带宽：(bandwidth)是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
    • 模拟信道：表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽(通频带)。
    • 数字信道：“带宽”是所能传送的“最高数据率”同义语，单位是“比特每秒”。

  3. 误码率
    在一定时间内接收到出错的比特数e1与总的传输比特数e2之比。
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  4. 时延

  • 发送时延：又称为传输时延，发送数据时，使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
  • 信道带宽：数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。
posted @ 2023-10-02 13:46  jijfurhg  阅读(200)  评论(0)    收藏  举报