计算机网络

第一章 计算机网络体系结构

author:slightwjq
2023年1月3日

1.1 计算机网络概述

计算机网络的组成

从组成部分上看，一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成。
从工作方式上看，可分为边缘部分和核心部分，核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。
从功能组成上看，由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合。

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。

按分布范围分类：广域网WAN、城域网WAN、局域网LAN、个人区域网PAN。
按传输技术分类：广播式网络、点对点网络。
按拓扑结构分类：总线形网络、星形网络、环形网络、网状网络。
按交换技术分类：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。

计算机网络的性能指标

• 带宽：表示通信线路允许通过的信号的频带范围，单位是赫兹Hz。
• 时延Delay：指数据从网络的一端传送到另一端所需的总时间，由四部分构成：
  • 发送时延：结点将分组的所有比特传输链路所需的时间。
  • 传播时延：电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。
  • 处理时延：存储转发处理所花费的时间。
  • 排队时延：在路由器中排队等待处理的时间。
• 时延带宽积：指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发送了多少比特。
• 往返时延RTT：发送端发送一个短分组，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时延。
• 吞吐量：单位时间通过某个网络的数据量。
• 速率：网络中传输数据的速率。
• 信道利用率：某一信道有多少时间是有数据通过的。

1.2 计算机网络体系结构与参考模型

我们把计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构，体系结构就是计算机网络及其所完成的功能的精确定义，是计算机网络中层次、各层协议及层间接口的集合。

协议：就是规则的集合。网络协议是控制两个或多个对等实体进行通信的规则的集合，是水平的。协议由语法、语义、同步三部分组成。
接口：接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点。
服务：下层为紧邻的上层提供的功能调用。下层的协议对上层的服务用户是透明的。

OSI参考模型

有七层，自下而上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。低三层为通信子网，高三层为资源子网。

• 物理层：单位是比特，任务是传输比特流。
• 数据链路层：传输单位是帧，任务是把网络层传来的IP数据报组装成帧。功能概括为：成帧、差错控制、流量控制、传输管理。
• 网络层：传输单位是数据报，主要任务是把网络层协议数据单元从源端传到目的端。功能有：路由选择、流量控制、拥塞控制、差错控制、拥塞控制、网际互联。
• 传输层：传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），负责主机中两个进程之间的通信。功能是提供端到端的可靠连接。
• 会话层：允许不同主机上的各个进程之间会话。
• 表示层：处理两个通信系统中交换信息的表示方式。
• 应用层：用户与网络的界面。

TCP/IP模型

从低到高为网络接口层、网际层、传输层、应用层。

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