计算机网络基础(一)

2020/06/28 Network

一、计算机网络的功能

  1. 数据通信 (连通性)
  2. 资源共享(硬件、软件、数据)
  3. 分布式处理(多台计算机协同工作)
  4. 提高性能(主备)
  5. 负载均衡

二、计算机网络组成

三、计算机网络的分类

  1. 分布范围

    1. 广域网 WAN (交换技术)
    2. 城域网 MAN
    3. 局域网 LAN(广播技术)
    4. 个人局域网 PAN
  2. 使用者

    1. 公用网(电信、联通、移动 等)
    2. 专用网
  3. 交换技术

    1. 电路交换
    2. 报文交换
    3. 分组交换
  4. 拓扑结构

    1. 总线型
    2. 星型
    3. 环型
    4. 网状型
  5. 传输技术

    1. 广播网络 (共享公共通信信道)
    2. 点对点网络(使用分组存储转发路由选择机制

四、基本概念

  1. 速率

​ 速率是指数据率数据传输率比特率 (每秒传输的比特数)

速率单位:

千 1kb/s = 10^3 b/s

兆 1Mb/s = 10^3 kb/s = 10^6 b/s

吉 1Gb/s = 10^3 Mb/s = 10^6 k/s = 10^9 b/s

太 1Tb/s = 10^3Gb/s =10^6 Mb/s = 10^9 k/s = 10^12 b/s

存储单位:1Byte(字节) = 8(bit) 比特

1kB = 2^10B = 1024*8 b

1MB = 2^10kB

1GB = 2^10MB

1TB = 2^10GB

  1. 带宽

    带宽 **用来表示网络的通信线路传输数据的能力,通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的 “最高数据率**” ,单位 b/s。即:网络设备所支持的最高速度。(发送端的发送速率,不是传输速率)

  2. 吞吐量

    表示在单位时间内通过某个网络(或信道、光口)的数据量。单位 b/s kb/s Mb/s

    吞吐量受网络带宽或网络的额定速率的限制。

  3. 时延

    指 数据(报文、分组、比特流)从网络的一端所需要的时间。也叫延迟/迟延,单位 s

    发送时延:发送分组的第一个比特算起到该分组的最后一个比特结束,所需时间。发送时延= 数据长度/信道带宽(发送速率)

    传播时延:电磁波在信道上传播所花费的时间,取决于电磁波的传播速度和链路长度。传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速率

    排队时延:等待输出/输入链路可用(放在路由的缓存空间,在处理转发)

    处理时延: 检错/找正确的出口的时间(Router)

  4. 时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 ,又称为比特为单位的链路长度,即:某段链路此时有多少比特。

  5. 往返时延 RTT

    从发送方发送数据(第一个数据)开始,到发送方接收到(第一个数据)接收方的确认总共经历的时延。往返传播时延 = 传播时延 * 2

  6. 利用率

信道利用率:链路上有数据通过时间 / (有+无)数据通过时间

网络利用率:信道利用率的加权平均值

五、计算机网络分层结构—-详解

  1. 应用层 (第七层)

    所有能和用户交互产生网络流量的程序

    文件传输(FTP)

    电子邮件(SMTP)

    万维网(HTTP)

  2. 表示层(第六层)

    用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)

    功能一:数据格式变换

    功能二:数据加密解密

    功能三:数据压缩和恢复

  3. 会话层(第五层)

    向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序传输数据,即:会话,也即:建立同步(SYN)

    功能一:建立、管理、终止会话

    功能二:使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信,实现数据同步。

  4. 传输层(第四层)

    负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。(TCP/UDP)

    功能一:可靠传输、不可靠传输

    功能二:差错控制

    功能三:流量控制

    功能四:复用分用

  5. 网络层(第三层)

    主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层的传输单位是数据报。协议:IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

    功能一:路由选择(选择合适的路由)

    功能二:流量控制

    功能三:差错控制

    功能四:拥塞控制

  6. 数据链路层(第二层)

    主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。数据链路层/链路层的传输单位是。协议:SDLC、HDLC、PPP、STP

    功能一: 成帧(定义帧的开始和结束)

    功能二: 差错控制(帧错+ 位错)

    功能三:流量控制

    功能四:访问(接入)控制 (控制对信道的访问)

  7. 物理层(第一层)

    主要任务是在物理媒介上实现比特流的透明传输,单位是比特。协议:Rj45、802.3

    透明传输:无论接收到什么比特流,都无差别的在链路上传输

    功能一: 定义接口特性

    功能二:定义传输模式 (单工、半双工、双工)

    功能三:定义传输速率 (发送速率)

    功能四:比特同步

    功能五:比特编码

六、TCP/IP模型

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