計算機網絡的一些知識(持續更新)

一本書裏知識太多了,也不能全部記住…就自己總結一些大概的東西,好讓以後的自己也可以回看一下曾經是怎麼學習的。

計算機網絡的性能指標

速率

數據的傳送速率,單位bit/s

帶寬

網絡中某通道傳送數據的能力,在單位時間內網絡中的某信道所能通過的‘最高數據率’。相當於就是馬路的寬度,數據就是在馬路上的車。
(小時候家裏辦網的時候老是聽電信公司說帶寬幾十M啥的,真以爲有幾十M/s速度…

吞吐量

對網絡、設備、端口、虛電路或其他設施,單位時間內成功地傳送數據的數量。
網絡的實際速率。他和帶寬是不同的,帶寬是指理論上,而吞吐量就比較實際了。

時延

數據從網絡的一端傳送到另一端所需的時間。時延分爲發送時延(主機或者路由器發送數據幀所需的時間)、傳播時延(電磁波在信道中傳播一定的距離所花費的時間)、處理時延(主機或者路由器在收到數據時需要花費一定時間處理)、排隊時延(數據經過路由器後,要在輸入隊列中排隊等待進行處理,等待就產生了排隊時延)。

時延帶寬積

時延帶寬積 = 傳播時延 * 帶寬。顧名思義,一個是時間單位,一個是數據量每秒多少bit的單位,它們的積就是在傳播時延的時間內傳輸的數據量。

往返時間RTT

互聯網中一方發送信息給另一方,另一方也發送信息回來,這之間的總時間便是RTT。

利用率

網絡當前時延 = 網絡空閒時的時延 / (1 - 利用率)
利用率越低,空閒就會越多,吞吐量越高。信道或者網絡的利用率過高會產生非常大的時延
 

計算機網絡中五層協議的體系結構(由下往上)

一、物理層

物理層中傳輸的數據單位是比特。在體系結構中作用是將數據轉換爲比特流。

信道中的三種通信方式。

1.單工通信:只有一個方向的通信。比如只能我給你東西,而你卻不能給我任何東西。
2.半雙工通信:通信雙方都可以發送信息。就是我可以給你東西,你也可以給我東西,但是我們兩不能同時給,在一個時間內只能有一方給另一方東西。
3.全雙工通信:通信雙方可以同時發送和接受信息。
單工通信只需要一條信道,而半雙工和全雙工通信都需要兩條信道(我給你和你給我東西這兩種方式各需要一條信道)。
 

二、數據鏈路層

數據鏈路層傳送的是。在體系結構中作用是相鄰結點間傳送幀。
鏈路的概念:一個結點到相鄰結點的一段物理線路,中間無其他任何的交換結點。
數據鏈路的概念:物理線路+協議的軟硬件產品。大白話說來就是在鏈路上傳輸數據還需要一些協議的支持來更好地傳輸數據。
數據鏈路層把上一層(網絡層)交下來的數據構成幀發送給鏈路上、以及把收到的幀中的數據部分取出來交給網絡層。
數據鏈路層需要考慮的三個問題:1.封裝成幀 2.透明傳輸 3.差錯檢測

1.封裝成幀

就是將網絡層交下來的數據前後分別添加首部和尾部,就構成了一個幀。首部和尾部其中一個重要作用是進行幀定界,就是確定幀的界限,首部和尾部中還包括許多控制信息。鏈路層協議規定幀的數據部分是有長度上限的,即MTU(最大傳送單元)

2.透明傳輸

首部和尾部中有幀開始符(SOH)和幀結束符(EOT),就可以非常方便的進行區分哪些是需要傳輸的數據部分了,透明傳輸則是擔心在數據部分中有像SOH或者EOT這樣的幀定界控制字符,從而導致錯誤,故需要一些策略來讓任何字符都可以安全的傳輸。實現透明的方法則是在數據部分中SOH或者EOT字符前填充ESC字符,以此來判斷這不是幀定界符,還是數據部分中的符號。

3.差錯檢測

因爲在物理層中比特傳輸也許會產生差錯,本來該是0但卻變成了1,故需要一些檢測,數據鏈路層用了循環冗餘檢測CRC來檢測。
 

使用信道的兩種主要類型

1.點對點信道(PPP協議)

是爲在同等單元之間傳輸數據包這樣的簡單鏈路設計的鏈路層協議,提供全雙工操作。

2.廣播信道(CSMA協議)

也叫載波監聽多點接入/碰撞檢測。CSMA不能進行全雙工通信,只能進行半雙工通信。
許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上,且每個計算機不管在發送前還是發送中都會不停地檢測信道,如果檢測到有碰撞(即A發送給B,B也在發東西給A,A還沒發送完,收到了B的東西,A和B發送的信息就碰撞了),則執行退避算法來消掉碰撞。

CSMA中發送的最短有效幀長是64字節,是爲了防止發生了碰撞而由於幀太短檢測不到碰撞,故設定最小幀長64字節。
 

MAC幀

MAC地址就是物理地址,每個網卡都會有一個唯一的MAC地址。MAC幀是在數據鏈路層封裝的。

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