【计算机网络】——计算机网络概述

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 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

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 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

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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

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 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

1. 数据链路层的服务访问点为帧的“类型”字段
2. 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段“
3. 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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