计算机网络概述

概述：
标准化工作（非考研重点）
性能指标
分层结构
计算机网络分层结构

计算机网络考研：知识点多、分值低
建议：理解记忆、抓住重点、多轮复习
五层网络体系结构-各层间的协议-协议的应用（以太网）-各层的设备
“考前记一记”

概述：

概念：

网络

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，以功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。计算机网络是互连的、自治的计算机集合。互连：互联互通自治：无主从关系
电话网
铁路网
神经网络

组成

组成部分
硬件
软件
协议
工作方式
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，用来进行通信和资源共享，有C/S 和对等方式 P2P：两台主机在通信时，并不区分哪一个是服务请求和服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件（P2P软件）![V6(F0_ACKAOR59$`)R_8HD.png
核心部分：路由器（实现分组交换），为边缘部分服务

功能组成

通信子网：实现数据通信
资源子网：实现资源共享
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功能

数据通信（连通性）
资源共享
1. 硬件（打印机）
2. 软件（共同使用一个软件）
3. 数据
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 Hadoop平台
提高可靠性：
负载均衡

分类
按分布范围：广域网Wide Area Network，WAN（交换技术）、城域网Metropolitan Area Network，MAN、局域网Local Area Network，LAN（广播技术）、个人区域网Personal Area Network，PAN
按使用者分:
1. 公用网（Public Network）电信
2. 专用网（Private Network）
按交换技术：
1. 电路交换
2. 报文交换
3. 分组交换
按拓扑结构分：
1. 网状型（常用于广域网）
2. 总线型
3. 星型：六个节点有五条线路
4. 环型
按传输技术分：
1. 广播式网络：贡献公共通信信道
2. 点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制

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标准化工作（非考研重点）

法定标准：

由权威机构制定的正式、合法的标准 OSI

事实标准：

某些公司的产品在竞争中占据了主流TCP/IP

RFC,Request for comments

RFC上升为因特网正式标准的四个阶段

因特网草案（Internet Draft）：这个阶段还不是RFC文档，交由rfc-editor@rfc-editor.org审核，通过后到下一阶段
建议标准（Proposed Standard）：从这个阶段开始成为RFC文档，此时公布在网络上供其他人修改
草案标准（Draft Standard）：交给IETF、 IAB审核（此阶段在2010后取消）
因特网标准（Internet Standard）
相关组织
国际标准化组织 ISO：OSI参考模型、HDLC协议
国际电信联网 ITU ：制定通信规则
国际电气电子工程师协会 IEEE：学术机构、IEEE802系列标准、5G
Internet工程任务组：负责因特网相关标准的制定

性能指标

速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率
单位 b/s kb/s Mb/s Gb/s Tb/s

速率	存储容量
1kb/s=103b/s	1KB = 210B
1Mb/s = 106b/s	1MB = 220B
1Gb/s =109b/s	1GB = 230B

注意：一般在速率中用小写K，在存储容量中用大写K

带宽

“带宽”原本指某个信号具有的频带宽度
计算机网络中，带宽表示通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间从网络两点间所能通过的最高数据率

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吞吐量

单位时间内通过某个网络的实际数据量
单位 b/s kb/s Mb/s Gb/s Tb/s
受网络的带宽或额定速率的限制
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时延

发送时延：

从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需时间。
发送时延 = 数据长度/信道带宽（发送速率）

传播时延：

取决于电磁波传播速度和链路长度
传播时延：信道长度/电磁波在信道上的传播速率

排队时延：

等待输入/输出链路可用

处理时延：

分析分组首部、进行差错检测、查找转发表
总时延=发送时延+传播时延+排队时延+处理时延

时延带宽积

时延带宽积（bit） = 传播时延（s） * 带宽（b/s）
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往返时延RTT

从发送方发送第一个比特开始，到发送方收到接受方的第一个比特的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多
往返传播时延 = 传播时延*2+ 末端处理时间

利用率

信道利用率

有数据通过时间/总的数据通过时间

网络利用率

信道利用率加权平均值
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分层结构

网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合，各层的功能

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为什么要分层？
“分层”可以将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理
How 分层

协议

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议

语法
语义
同步
接口
服务

计算机网络分层结构

7层OSI参考模型（物联网淑慧试用、法定标准）

分层结构的产生：

IBM：提出SNA体系结构
DEC：DNA
美国国防部TCP/IP

造成了垄断和困难的交流
国际标准化组织1977年成立了专门机构，1984提出开放系统互连参考模型（理论成功，市场失败）
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各层功能：

应用层：

所有能和用户交互产生网络流量的程序
典型服务：
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示方法（语法和语义）

数据格式变化：不同的PC编码格式可能不同 01010100111-image
数据加密解密
数据的压缩和恢复图像传输

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传输数据。这是会话，也是建立同步
管理、终止会话
使用校验点可使会话在通行失效时从校验点/同步点恢复通行，实现数据同步，适用于传输大文件。

传输层
负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信（因为应用进程有PID，涉及端口，所以叫端到端）。单位是报文段或用户数据报。

可差的也能留用？
可靠传输（有序、不重复、准确）、不可靠传输
差错控制（）
流量控制：根据网络情况和主机情况调整发送接收速率
复用分用

TCP、UDP

网络层（IP层/网际层）

传输单位：数据报
主要任务：将分组从源端传送到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

路由选择
流量控制
差错控制：奇偶校验，纠错、丢弃错误分组，确保传输层所提交的数据无误
拥塞控制：全局宏观，所有节点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组，网络就会处于拥塞状态。因此需要采取一些措施，缓解这种拥塞。

主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

数据链路层

把网络层传下来的数据报封装成帧
传输单位：帧

成帧，定义帧的开始和结束
差错控制：帧错+位错
流量控制：调解接收方和发送方
访问（接入）控制：控制对信道的访问。控制哪台主机拥有共享信道（广播式）

协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

物理层

将比特流转为电信号，在物理媒体上实现比特流的透明传输。
传输单位：比特
透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能在链路上传输

定义接口特性（确定插头有多少引脚）
定义传输模式
- 单工：同一时间单向通行，固定了发送方、接收方
- 半双工：同一时间只能有一个人发送，一个人接受，均可以发送、接受
- 双工
定义传输速率
比特同步
比特编码

协议：Rj45、802.3

4层TCP、IP参考模型（事实标准）

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TCP/IP协议栈->TCP/IP参考模型

相同点：

分层的体系结构
基于独立的协议栈的概念
实现异构网络的互联（不同厂家的设备互联）

不同点：

OSI定义：服务、协议、接口
OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议;TCP/IP先声明协议，再声明架构。
TCP/IP设计之初考虑到异构网的互联问题，将IP作为重要层次；

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五层参考模型综合了OSI和TCP/IP的优点

应用层
传输层
网络层
数据链路层
物理层
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概述：

概念：

组成

组成部分

工作方式