上篇文章👉计算机网络(谢希仁)— 第一章-计算机网络概述【一】
一、对于几种不同类别的网络
(一)、按拓扑结构:
1. 总线型拓扑结构:
总线型拓扑结构中的所有连网设备共用一条物理传输线路,所有的数据发往同一条线路,并能够由连接在线路上的所有设备感知。
优点:结构简单,易于扩展可靠性高。
缺点:安全性差,不便于集中控制。
2. 星型拓扑结构
星型拓扑结构是以一台中心处理机(通信设备)为主而构成的网络,其他连网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理连接,所有的数据通信必须经过中心处理机。
优点:结构简单,便于管理。
缺点:线路利用率低,中心处理机负载重,中心节点一旦故障将导致全网瘫痪。
3. 环型拓扑结构
环型拓扑结构中的连网设备通过转发器接入网络,每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统绘图仪。
优点:实时性好,传输控制机制比较简单。
缺点:某个节点故障将导致整个网络瘫痪。
4. 树型拓扑结构
有分支的总线结构:
优点:易于扩展,有一定的冗错能力
缺点:对根节点依赖性太大,若根节点故障,则全网不能正常工作。
5. 网状型拓扑结构
网状拓扑结构是一个全通路的拓扑结构,任何节点之间均可以接连接。能根据当前的网络信息网收往不同的线路。流量有选择的将数据发往不同的线路。
优点:易于扩展,容错性能好,故障诊断方便。
缺点:结构复杂,安装和配置困难,成本高。
6. 蜂窝拓扑结构
蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构,利用无线传输介质点到点出罗点传输的特征,组成无线网络。区域中没有物理连接点,只有无线介质。适用于城市网、校园网、企业网,更适合于移动通信。
优点:没有物理布线问题,组网灵活方便。
缺点:容易受到干扰,信号较弱,容易杯监听和盗用。
二、计算机网络的性能指标
1. 速率
- 比特(bit)是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。
- 比特是一个“二进制数字”,因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
- 速率是计算机网络中最重要的一个性能指标,指的是数据的传送速率,它也称为数据率(data rate)或比特率(bit rate)。
- 速率的单位是bit/s,或kbit/s,Mbit/s,Gbit/s等。例如4 x 1010 bit/s的数据率就记为40 Gbit/s。
2. 带宽
两种不同的意义:
- “带宽" (bandwidth)本来是指信号具有的
频带宽度
,其单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等) - 在计算机网络中,带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的 “
最高数据率
” 单位是bit/s,即 " 比特每秒 " 。
在“带宽"的上述两种表述中,前者为频域称谓,而后者为时域称谓,其本质是相同的。也就是说,一条通信链路的“带宽"越宽,其所能传输的 ” 最高数据率 ” 也越高。
3. 吞吐量
- 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
- 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道
实际上到底有多少数据量能够通过网络
。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制
。
4. 时延
- 时延(delay)是指数据从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
- 网络中的时延由以下几个不同的部分组成:
①发送时延
- 也称为
传输时延
。 - 发送数据时,数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
- 也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
②传播时延
- 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
发送时延与传播时延有本质上的不同
。- 信号
发送速率
和信号在信道上的传播速率
是完全不同
的概念。
③处理时延
主机或路由器在收到分组时,为处理分组(例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。
④排队时延
- 分组在路由器输入输出队列中
排队等待
处理所经历的时延。 排队时远的长短往取决于同结中当的播所经历
数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
容易产生的错误概念
- 对于高速网络链路,我们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。
- 提高链路带宽减小了数据的发送时延。
以下说法是错误的:
“在高速链路(或高带宽链路).上, 比特会传送得更快些”
5. 时延带宽积
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
6. 往返时间
往返时间RTT
(round-trip time)表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。- 在互联网中,往返时间还包括
各中间结点
的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。 当使用卫星通信时,往返时间RTT相对较长,是很重要的一个性能指标。
7. 利用率
分为信道利用率和网络利用率。
- 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)
- 完全空闲的信道的利用率是零。
网络利用率
则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好
。当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加。
(三)、协议与服务的关系
实体(entity)
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程协议
是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。- 在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
- 要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务。
- 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
- 下面的协议对上面的服务用户是透明的。
协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
3.1 开放系统互联模型(OSI/RM)
3.2 具有五层协议的体系结构
3.2.1 应用层
- 任务:通过进程间的交互来完成特定网络应用。
- 数据单元:报文
3.2.2 运输层
- 负责向两个主机中进程间的通信提供通用的数据传输服务。
传输控制协议TC
,数据传输单位:报文段。用户数据报协议UDP
,数据传输单位:用户数据报。- 注意:常说的TCP/IP协议不是单指TCP和IP两个协议,而是指的整个TCP/IP协议族。
3.2.3 网络层
- 任务:
负责为分组交换网.上的不同主机提供通信服务。
选择合适的路由 - 数据传输单元:分组(包)
3.2.4 数据链路层
- 相邻两个结点间的链路上传送数据帧。
- 数据传输单元:
帧
3.2.5 物理层
- 物理层负责传输原始比特流
- 数据传输单元:
比特