一、计算机网络的功能
- 数据通信 (连通性)
- 资源共享(硬件、软件、数据)
- 分布式处理(多台计算机协同工作)
- 提高性能(主备)
- 负载均衡
二、计算机网络组成
三、计算机网络的分类
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分布范围
- 广域网 WAN (交换技术)
- 城域网 MAN
- 局域网 LAN(广播技术)
- 个人局域网 PAN
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使用者
- 公用网(电信、联通、移动 等)
- 专用网
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交换技术
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
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拓扑结构
- 总线型
- 星型
- 环型
- 网状型
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传输技术
- 广播网络 (共享公共通信信道)
- 点对点网络(使用分组存储转发和路由选择机制)
四、基本概念
- 速率
速率是指数据率或数据传输率或比特率 (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
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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)
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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。
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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)
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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。
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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
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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
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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)
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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
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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的传输数据,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。
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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
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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
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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帧。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)
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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