计算机网络第一章计算机网络体系结构

1.1.1 概念、组成、功能和分类

计算机网络的功能

数据通信 *
资源共享 *
分布式处理
提高可靠性
负载均衡

计算机网络的组成

1.组成部分

硬件+软件+协议

2.工作方式*

边缘系统：用户直接使用）C/S + P2P
核心部分：为边缘部分服务

3.功能组成*

通信子网：实现数据通信
资源子网：实现资源共享/数据处理

计算机网络的分类

按照分布范围：广域网WAN（交换技术）、城域网MAN、局域网LAN（广播技术）、个人区域网PAN
按照使用者：公用网、专用网。
按照交换技术：电路交换、报文交换、分组交换
按照拓扑结构：
按照传输技术：广播室网络（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）

总结

1.1.2 标准化工作及相关组织

标准化工作

标准分类

法定标准（OSI）
事实标准（TCP/IP）

RFC 因特网标准的形式

四个阶段：草案->建议标准->因特网标准

总结

1.1.3 速率相关的性能指标

速率 = 数据率/数据传输率/比特率

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。
单位是b/s， kb/s， Mb/s，Gb/s， Tb/s
1 Byte=8bit

带宽

原本的意思是频带宽度，最高-最低=赫兹Hz
在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网格中某一点到另外一点所通过的“最高数据率”，单位是比特每秒。
可以理解为，发送端发送的数据速率。

吞吐量

单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量，单位同上。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

总结+理解

带宽是上限，速率是单个线路衡量，吞吐量基于设备对多个链路一起衡量。

1.1.4 时延、时延带宽积、RTT和利用率

时延

指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。
时延=
1.发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。
计算：发送时延=数据长度/信道带宽（发送速率）
2.传播时延：取决于电磁波传播速度（2*10^8）和链路长度
计算：信道长度/电磁波在信道上的传播速率
3.排队时延：等待输出/入链路可用
在路由器等待时间
4.处理时延：检错找出口
在路由器入口被处理时间

3 和 4输入输出都有。
高速链路：指减少1发送时延，提升带宽。

时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽，单位是 s * b/s = bit
整个管道里bit数量。描述数据量。
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，即“某段链路现在有多少比特”。是一个容量。

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（收到第一个bit）。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
RTT包括：1.往返传播时延=传播时延*2，2.末端处理时间

利用率

信道利用率：有数据通过的时间/（有+无）数据通过时间
网络利用率：信道利用率加权平均值

总结

1.2.1 分层结构、协议、接口、服务

分层

实体

对等实体：同一层

协议

语法：规定传输数据的格式
语义：规定所要完成的功能
同步：规定各种操作的顺序

接口：上层使用下层服务的入口

服务：垂直，为上层提供服务，使用下层提供的服务

数据解析

SDU+PCI=PDU

概念总结

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。
计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。
每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。
第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。

1.2.2 OSI参考模型（1）

7层 OSI参考模型法定标准
4层 TCP/IP 事实标准
催生出一个适合学习的5层体系结构（无表示层、会话层）
5层参考模型各层总结：

ISO/ISO参考模型

物联网淑惠试用：
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
路由器最多只有末尾3层。
前4层是端到端，需要知道终点，后3层点对点，不需要知道最终地点。
数据链路层既需要加头部，又需要加尾部。

1.2.3 OSI参考模型（2）具体功能解释

应用层

能与用户交互产生网络流量的程序
典型应用程序服务：
文件传输（FTP）
电子邮件（SMTP）
万维网（HTTP）
…

表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表达方式（语法和语义）
功能1：数据格式交换 - 翻译官
功能2：数据加密解密
数据3：数据的压缩和恢复
协议（硬说有的话）：JPEG，ASCII 这种类型的，理解就好。

会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN）。
功能1：建立、管理、终止会话
功能2：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。
主要协议：ADSP、ASP。（不重要）

传输层

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。
功能1：可靠传输、不可靠传输
功能2：差错控制
功能3：流量控制
功能4：复用分用
复用：多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务。
分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
协议：TCP、UDP

网络层

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。网络层传输单位是数据报。
功能1：路由选择 - 最佳路径
功能2：流量控制
功能3：差错控制
功能4：拥塞控制
主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。传输单位是帧。
功能1：成帧（定义帧开始和结束）
功能2：差错控制帧错+位错
功能3：流量控制
功能4：访问（接入）控制：控制对信道的访问

物理层

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。单位是比特。
透明传输：指不管传输什么数据，什么比特组合，都能在链路上传送。
功能1：定义接口特性：比如线路引脚数量之类的
功能2：定义传输模式：单工、半双工、双工
功能3：定义传输速率
功能4：比特同步（需要时钟）
功能5：比特编码
主要协议：Rj45、802.3

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