一. 概念,功能,组成,分类
1.1 概念:
计算机网络: 是将分散的,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, 有功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统;
互联的, 自治的计算机集合;
1.2 功能:
- 数据通信 (连通性)
- 资源共享 (硬件,软件,数据)
- 分布式处理 (多台计算机各自承担统一工作的不同部分)
- 提高可靠性 (代替机)
-
1.3 组成
1.3.1 组成部分:硬件,软件,协议
1.3.4 工作方式:
边缘部分:用户直接使用; C/S方式;P2P方式
核心部分: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, 数据处理
1.4 分类
按分部范围分类: 广域网WAN;城域网MAN;局域网WAN;个人区域网PAN
按使用者分类: 公用网;专用网
按交换技术分类: 电路交换; 报文交换;分组交换
按拓扑结构分类: 总线型;星形;环形;网状型
按传输技术分类:广播式网络(共享共同通信);点对点网络(使用分组存储转发和路由选择机制)
二. 标准化工作及相关组织
2.1 标准化工作
2.1.1 标准的分类:
法定标准: 由权威机构指定的正式的,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, 时间长了, 这些产品中的协议和技术就成了标准 TCP/IP2.2 相关组织
国际标准化组织 ISO: OSI参考模型, HDLC协议
国际电信联盟 ITU: 指定通信规则
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 IETF: 负责因特网相关标准的制定
三. 性能指标
3.1速率,带宽,吞吐量
3.1.1 速率
速率即数据率, 数据传输率, 比特率
比特: 1/0 位
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传输数据位数的速率
单位: b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s
3.1.2 带宽
(1) “带宽”原本指某个信号具有的频带宽度, 即最高频率与最低频率之差, 单位是Hz(赫兹)
(2) 计算机网络中, 带宽用来表示网络的通信线路传输数据的能力, 通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的”最高数据率”, 单位b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s
网络设备锁支持的最高速度
3.1.3 吞吐量
表示在单位时间内通过某个网络(或信道,接口)的数据量, 单位b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s
吞吐量受网络带宽或网络的额定速率的限制
3.2 时延,时延带宽积,往返时间RTT,利用率
3.2.1 时延
(1) 时延指数据(报文/分组/比特流从网络(或链路)的一端到另一端所需要的时间, 也叫延迟
(2) 时延由 发送时延;传播时延;排队时延; 处理时延 组成
- 发送时延(传输时延)=数据长度/信道带宽(发送速率)
- 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度; (取决于电磁波传播速度和信道长度)
- 排队时延: 等待输入或输出和链路可用的时间
- 处理时延:检错,找出口
3.2.2 时延带宽积
时延带框积=传播时延*带宽;
又称为以比特为单位的链路长度3.2.3 往返时延RTT
(1) 从发送放发送第一个比特开始, 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
(2) RTT越大,在收到确认之前可发送的数据就越多
(3) RTT包括: 往返传播时延=传播时延*2; 末端处理时间3.2.4 利用率
利用率分为信道利用率, 网络利用率
信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过的时间
网络利用率=信道利用率加权平均值
四. 分层结构
为什么要分层
发送文件前要完成的工作
(1) 发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活
(2) 要告诉网络如何识别目标主机
(3) 发起通信的主机必须要查明目的主机是否开机, 并与网络连接正常
(4) 发起通信的计算机要弄清楚, 对方计算机中的文件管理程序是否已经做好准备工作
(5) 确保差错和意外可以解决
分层的基本原则
- 各层之间相互独立, 每层只实现一种相对独立的功能
- 每层之间界面自然清晰, 易于理解, 相互交流尽可能少
- 结构上可分割开, 每层都采用最合适的技术来实现
- 保持下层对上层的独立性, 上层单向使用下层提供而服务
-
正式认识分层
4.1 实体
4.2协议
协议: 为进行网络中对等实体的数据交换而建立的规则, 标准或约定叫做网络协议[水平]
协议有三大要素: 语法,语义,同步; 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
4.3 接口(访问服务点SAP)
上层使用下层的入口4.4 服务
下层为相邻上层提供的功能调用(垂直)
SDU 服务数据单元: 为完成用户所需要的功能而因传送的数据
PIC协议控制信息: 控制协议操作的信息
PDU: 对等层次之间传送的数据单位4.5 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层在想第n+1层提供服务时, 此服务不仅包括第n层的本身的功能, 还包含第n层以下服务提供的功能
仅仅在相邻层间有接口, 且所提供服务的具体细节对上一层完全屏蔽
体系结构是抽象的, 而实现是指能运行的一些软件和硬件
五. OSI参考模型
(一)
(二)
- 应用层:
用户和网络交互的页面; 所有能和用户交互产生网络流量的程序
典型应用层服务:
文件传输(FTP)
电子邮件(SMTP)
万维网(HTTP) 也就是www.xxx
- 表示层
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)
功能1: 数据格式变换(不同系统的编码格式可能不一样,用来对数据编码格式的转换)
功能2: 数据加密解密
功能3: 数据压缩和恢复
- 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的进行数据传输
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/同步点继续通信, 实现数据同步
校验点: 当我们发送一个比较长的数据流的时候, 会在数据流的各个位置 插入一些校验点/同步点, 当通信出现问题的时候, 就可以在校验点处恢复通信,保持数据的同步
主要协议: ADSP, ASP
- 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(确认机制,没收到确认信息就再次发送), 不可靠传输(直接发送)
功能2: 差错控制(如果报文段等顺序错误,丢失,传输层就会将其修复)
功能3: 流量控制(接收端的接收速度是有限的, 传输层需要将控制发送端发送的速率)
功能4: 复用分用
复用: 每个应用进程都可以使用传输层的服务
分用: 传输层将收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程
可差留用???
主要协议: 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
分组是 数据报过长的时候对其切割成一个个的分组, 使传输过程更加灵活, 损失也更小
功能1: 路由选择(最佳路劲)
功能2: 流量控制(同传输层)
功能3: 差错控制(根据校验规则检查收到的分组有没有差错,并对其进行纠错或丢弃)
功能4: 拥塞控制(如果网络上所有节点都来不及接收分组, 而要丢弃大量分组的话, 网络就处于拥塞状态,因此要采取一定的措施缓解这种拥塞)
主要协议: IP; IPX; ICMP; IGMP; ARP; RARP; OSPF;
- 数据链路层
主要任务是将网络层传输过来的数据报组装成帧
数据链路层的传输单位是帧
功能1: 成帧(定义帧的开始和结束)
功能2: 差错控制 (帧错 + 位错)
功能3: 流量控制(同传输层和网络层)
功能4: 访问(接入)控制 (控制对信道的访问)
主要协议: SDLC;HDLC;PPP;STP;
- 物理层
主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输
物理层的传输单位是比特
透明传输: 指不管传输的数据是什么样的比特组合, 都应当能在链路上传送
功能1: 定义接口特性
功能2: 定义传输模式
单工:只有一个发送方和接收方
半双工:都能作为发送方和接收方,但是同时只能有一个发送信息
双工: 都是发送方和接收方, 能同时发送信息
功能3: 定义传输速率
功能4: 比特同步
功能5:比特编码
主要协议: Rj45; 802.3
六 TCP/IP参考模型和五层参考模型
TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型和OSI参考模型的相同点和不同点
相同点
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