【计算机网络】——计算机网络概述

1.计算机网络概述

计算机网络：是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

计算机网络(简称为网络)由若干节点和连接这些节点的链路组成。网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

计算机网络是互联的、自治的计算机集合

互联 -> 互联互通 通信链路           自治 -> 无主从关系

网络把许多计算机连接在一起，而互联网把许多网络通过一些路由器连接在一起，与网络相连的计算机常称为主机。

2.计算机网络的功能

1.数据通信 （不同主机上的连通性）

2.资源共享 硬件(打印机) 软件(在线软件) 数据(网页文档)

3.分布式处理  多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分  Hdoop平台

4.提高可靠性  替代机

5.负载均衡  相互合作

3.计算机网络的组成

3.1组成部分

硬件、软件、协议

3.2工作方式

从工作方式上可以划分为两大块 边缘部分 、 核心部分。

边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。工作方式分为 客户-服务器方式（C/S）  对等连接方式（P2P）

核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

3.3功能组成

功能组成分为通信子网和资源子网。

通信子网：实现数据通信                 资源子网：实验资源共享/数据处理

4.计算机网络的分类

4.1按分布范围划分

广域网 WAN ：长距离运送主机所发送的数据，是互联网的核心部分

城域网 MAN ：作用范围一般为一个城市，大多采用以太网技术

局域网 LAN ：作用范围小大多用于校园网或者企业网

个人区域网 PAN：又称为无线个人局域网，范围局限于个人工作的地方，比如个人热点

4.2按使用者划分

公用网 ：由电信公司出资建造的大型网络，比如移动网、电信网等通过交费即可使用。

专用网 ：由某些部分为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位之外的人提供服务。如军队、银行、铁路等。

4.3按交换技术划分

电路交换：在交换资源的两端之间建立一条连接即专用的物理通路。线路的传输效率底（大部分时间用来等待）

报文交换：以报文为单位进行数据的转发

分组交换：主机对用户信息进行处理，由路由器进行分组交换。优点：高效、灵活、迅速、可靠

4.4按拓扑结构划分

4.5按传输技术分

广播式网络：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

5.计算机网络的性能

5.1性能指标

速率: 数据的传送速率，也称为数据率或比特率,

单位：b/s  kb/s  Mb/s  Gb/s  Tb/s

1.单位换算：

2.带宽

1）信号具有的频带宽度，即最高频率和最低频率之差，单位为赫（Hz）、千赫、兆赫、吉赫

2）网络中某通道传送数据的能力，表示单位时间内网络中某信道所能通过的”最高数据率“ 单位为数据率的单位bit/s 比特每秒

3.吞吐量

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

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4.时延

数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。也叫延迟或迟延。单位为s

发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间

发送时延 = 数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)

传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间

传播时延 = 信道长度(m) / 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

处理时延：检错、找出口

对于高速网络链路，提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率，提高数据的发送速率只是减少了数据的发送时延

5.时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 * 带宽   时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度

6.往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)总共经历的时延。

7.利用率

信道利用率     有数据通过时间 / (有+无) 数据通过时间

网络利用率  信道利用率加权平均值

6.计算机网络体系结构

6.1常见计算机网络体系结构

6.2计算机网络体系结构分层的必要性

分层的好处

1）差错流量  使相应层次对等方的通信更加可靠

2）流量控制  发送端的发送速率必须使接受端来得及接受

3）分段和重装  发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接受端将其还原

4）复用和分用  发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用

5）连接建立和释放  交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接

6.3专用术语

实体： 任何可发送或接受信息的硬件或软件进程

对等实体：收发双发相同层次中的实体

协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合

三要素：语法、语义、同步

语法：定义所交换信息的格式

语义：定于通信双发所要完成的操作

同步：定义收发双发的时序关系

服务：在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务

要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务  协议使"水平的"，服务使 "垂直的"

实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议，也就是说，下面的协议对上面的实体是透明的

服务访问点 在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型

数据链路层的服务访问点为帧的“类型”字段

网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段“

运输层的服务访问点为”端口号“

服务原语  上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语

协议数据单元PDU 对等层次之间传送数据的数据包称为该层的协议数据单元

服务数据单元SDU 同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元

多个SDU可以合成一个PDU，一个SDU也可划分为几个PDU

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