學計算機網絡之前瞭解這些,學習效率不提升過來打我

中國人蔘與的第一個RFC文檔是RFC1922(1966年)

1.常用基本概念:

單臺計算機的獨立自主性
拓撲:信道的分佈方式(信道:信號的通道)
	總線型.星型.環形.樹型和網狀
	總線拓撲:主機掛接在總線上,相互直接通達
		從主機發出的信號在總線上雙向傳輸
		所有主機都能接受導致這個信號
	星型拓撲:主機都掛接在一箇中心節點上
		早期的中心節點由集線器充當,現在的中心節點主要由交換機充當
		可能有單點故障
協議:一系列規則和約定的規範性描述(它控制網絡中的設備之間如何進行信息交換)
數字帶寬:指在單位時間內流經的信息總量,帶寬越大越好,越大,裏面的信息越多
	基本單位:比特每秒 bps
吞吐量:指實際的,可測的帶寬
點到點:信源機到信宿機之間的通信由一段一段的直接相連的機器間的通信組成機器間的直接連接叫做點到點連接
端到端:信源機和信宿機之間直接通信,好像擁有一條直接的線路

2.計算機網絡的分類:

	a.有線網絡b無線網絡
	1.pan個人電腦2.lan城域網3.man廣域網4.wan互聯網

3.計算機網絡分層思想:

	信宿機第n層收到的對象應與信源機第n層發出的對象完全一致
	ISO OSI 七層模型(每一層都利用下一層的服務,爲上一層服務)
		應用層---微信
		表示層---把數據和信息轉化爲比特
		會話層---主機間會話的建立和管理
		傳輸層---維護端到端的練習
		網絡層---每一個分組從原機送到目的機
		數據鏈路層---提供介質訪問服務
		物理層---透明的比特流輸出(不關心內容)
	TCP/IP四層模型
		應用層
		傳輸層
		Internet
		物理層
物理層的功能:
	主要功能:提供透明的比特流傳輸
	注意:1.封裝好的數據以"0.1"傳輸,從一個地方搬運到另一個地方
		2.物理層的傳輸,從不關心比特流裏面攜帶的信息,只關心比特流的正確搬運
	特性:
		1.機械特性
		2.電氣特性
		3.功能特性
		4.規格特性
	物理層上的數據的傳輸:信號
		信號:數據的電氣或者電磁表現
		模擬信號,數字信號
	物理帶寬:傳輸過程中振幅不會明顯衰減的頻率範圍
		一種物理特性(和材料,形狀有關)

標準化工作和組織

分類:

1. 法定標準:由權威機構制定的正式的.合法的標準 OS1
2. 事實標準 某些公司的產品在競爭中佔據了主流,時間長了,這些產品中的協議和技術就成了標準, TCP/IP協議

RFC 因特網標準的形式

RFC上升爲因特網正式標準的四個階段

1. 因特網草案
2. 建議標準
3. 因特網標準

速率相關的性能指標

• 速率:數據率或者數據傳輸率或比特率
• 比特:數據的傳輸的單位

速率指的是計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據位數的速率

注意速率的換算單位和存儲容量相關的速率換算不一樣

帶寬:網絡設備所支持的最高速度

概念:帶寬原本指的是某個信號具有的頻帶寬度,即最高頻率和最低頻率之差,單位是赫茲

在計算機網絡中,帶寬用來表示網絡的通信線路傳送數據的能力,通常指的是單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的"最高數據率",單位是比特每秒.b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s.

注意:一般認爲電磁波的傳輸速度和光波的速度相當:2x10^8 m/s,即電磁波1us可以向前傳播200m

帶寬是指:在發送端傳輸的速率,而非在鏈路中傳輸的速率.

吞吐量

表示在單位時間內通過某個網絡(或信道.接口)的數據率.單位b/s,kb/s,Mb/s

吞吐量受到網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制.

時延、時延帶寬積、RTT和利用率

時延

指數據(報文/分組/比特流)從網路(或鏈路)的一段傳送到另一端所需的時間.也叫延遲或遲延.單位是s.

時延分類:

1. 發送時延:發生在發送端,指的是從發送分組的第一個比特算起,到該組的最後一個比特發送完畢所需的時間
2. 傳播時延:發生在傳輸過程中(信道上),取決於電磁波的傳輸速度和鏈路長度
3. 排隊時延:等待輸入/出鏈路可用的時間
4. 處理時延:檢錯/找出口

發送時延=數據長度/信道帶寬(發送速率)

傳播時延=信道長度/電磁波在信道上的傳輸的速率

時延帶寬積

時延帶寬積=傳播時延x帶寬,單位是比特,反映的是單位時間內可以傳輸的數據量,又稱爲以比特爲單位的鏈路長度,即某段鏈路上現在有多少比特

往返時延RTT

指的是:從發送方發送方發送數據開始,到發送方收到接收方的確認(接收方收到數據後立即發送確認)

,總共經歷的時延.

RTT越大,在收到確認之前,可以發送的數據越多.

RTT包括:

1. 往返傳播時延=傳播時延*2
2. 末端處理時間

利用率:

分類:

1. 信道利用率
2. 網絡利用率

信道利用率= 有數據通過的時間/(有+無)數據通過的時間

網絡利用率= 信道利用率加權求平均值

另外利用率越大,時延的時間也越長.

計算機的分層結構

分層結構

協議

接口

服務

爲什麼分層?

發送文件前要完成的工作?

1. 發起通信的計算機必須將數據通信的通路進行激活(保證有路線可以進行傳輸)
2. 要告訴網絡如何識別目的主機
3. 發起通信的計算機要查明目的主機是否開機,並且與網絡連接正常
4. 發起通信的計算機要弄清楚,對方計算機中文件管理程序是否做好準備工作(是否有空間進行存儲)
5. 確保差錯和意外可以解決

分層的基本原則

1. 各層之間相互獨立,每層只實現一種相對獨立的功能
2. 每層之間界面自然清晰,易於理解,相互交流儘可能少
3. 結構上課分隔開.每層都採用最合適的技術來實現
4. 保持下層對上層的獨立性,上層單向使用下層提供的服務.
5. 整個分層結構必須能促進標準化工作

分層結構

1. 實體:第n層中的活動元素稱爲n層實體.同一層的實體稱爲對等實體
2. 協議:爲進行網絡中的對等實體數據交換而建立的規則.標準或約定稱爲網絡協議[水平]
   • 語法:規定傳輸數據的格式
   • 語義:規定所要完成的功能
   • 同步:規定各種操作的順序
3. 接口(訪問服務點SAP):上層使用下層服務的入口
4. 服務:下層爲相鄰上層提供的功能調用[垂直]

各層的數據包裝:

SDU服務數據單元:爲完成用戶所要求的功能而應傳輸的數據

PCI協議控制信息:控制協議操作的信息

PDU協議數據單元:對等層次之間傳送的數據單位

下層的SDU+PCI=PDU==上層的SDU.

總結

1. 網絡體系結構時從功能上描述計算機網絡結構
2. 計算機網絡體系結構簡稱網絡體系結構是分層結構
3. 每層遵循某個/些網絡協議以完成本層的功能
4. 計算機網絡體系結構時計算機網絡的各層及其協議的集合
5. 第n層在向n+1層提供服務時,此服務不僅包含第n層本身的功能,還包含由下層服務提供的功能
6. 僅僅在相鄰層間有接口,且所提供服務的具體實現細節對上一層完全屏蔽
7. 體系結構時抽象的,而實現是指能運行的一些軟件和硬件

OSI參考模型

計算機網絡分層結構:

1. 7層OSI參考模型(法定標準)
2. 4層TCP/IP參考模型(事實標準)

爲了結局計算機網絡複雜的大問題---->分層結構(按功能)

目的:爲了支持異構網絡系統的互聯互通,國際標準化組織(ISO)於1984年提出開放系統互連(OSI)參考模型

OSI是一個7層的網絡體系結構

OSI參考模型解釋通信過程

主機A和主機B之間可能有中間系統,中間系統最高只能解析(物理層,數據鏈路層,網絡層).

詳解OSI7層模型,每一層的功能:

應用層:所有能喝用戶交互產生網絡流量的程序

• 典型應用層服務:
  • 文件傳輸(FTP)
  • 電子郵件(SMTP)
  • 萬維網(HTTP)
  • …

表示層:用於處理在兩個通信系統中交換信息的表示方式(語法和語義)

• 功能一:數據格式變化
• 功能二:數據加密解密
• 數據的壓縮和解壓縮

會話層:向表示層實體/用戶進程提供建立連接並在連接上有序的傳輸數據,也是建立同步

• 功能一:建立、管理、終止會話
• 功能二:使用校驗點可使會話在通信失效時從校驗點/同步點繼續恢復通信,實現數同步
• 適用傳輸大文件

傳輸層:負責主機中兩個進程的通信,即端到端的通信.傳輸單位是報文或者用戶數據報.

• 功能一:可靠傳輸,不可靠傳輸
  • 可靠傳輸:要求發送報文或者用戶數據報時得到接收端的迴應"我收到了"
  • 不可靠傳輸:發送端只管發送,不考慮接收端是否能夠收到報文和數據
• 功能呢二:差錯控制
  • 確認和調整發送端發送到接收端的信息的順序是否是要求的順序
• 功能三:流量控制
  • 解決發送端可接收端速度不匹配的問題,加入接收端接受能力有限,那麼發送端也會適當的降低發送的速度
• 功能四:復用分用
  • 複用:多個應用層進程可同時使用下面運輸層的服務
  • 分用:運輸層把收到的信息分別交付給上面應用層中相應的進程
  • 例如:QQ和微信都能使用傳輸層(傳輸層是端到端的傳輸每個應用都有自己的端口號,並維護了一個屬於自己端口號的進程),-----複用. 使用QQ和微信發送消息,都能分別在接收端上收到消息,互不干擾-----分用
• 主要協議TCP/IP協議

網絡層:

• 主要任務

主要任務是把分組從源端傳到目的端,爲分組交換網上的不同主機提供通信服務.網絡層傳輸單位是數據表.

• 功能一:路由選擇:
  • 發送端發送數據到接收端有很多路徑,要根據網絡情況和路由算法選擇出最佳路徑
• 功能二:流量控制:
  • 解決發送端可接收端速度不匹配的問題,加入接收端接受能力有限,那麼發送端也會適當的降低發送的速度
• 功能三:差錯控制確認和調整發送端發送到接收端的信息的順序是否是要求的順序
• 功能四:擁塞控制:
  • 若所有結點都來不及接受分組,而要丟棄大量分組的話,網絡就處於擁塞狀態.因此要採用一定的措施,緩解這種擁塞.(注意在傳輸層中的流量控制是針對於發送端的,但是擁塞控制是針對所有的結點)
• 主要協議:IP、IPX.ICMP.IGMP.ARP.RARP.OSPF

數據鏈路層：

• 主要任務

主要任務是把網絡層傳下來的數據報組裝成幀.數據鏈路層/鏈路層的傳輸單位是幀.

• 功能一:成幀(定義幀的開始和結束)
  • 我們在物理層拿上來的數據是0101的比特流序列,只有定義了幀的開始和結束的01序列,我們才能吧數據拿出來
• 功能二:差錯控制:
  • 幀錯+位錯 一般的處理方式是,丟棄錯誤的幀,或者糾錯
• 功能三:流量控制:
  • 解決發送端可接收端速度不匹配的問題,加入接收端接受能力有限,那麼發送端也會適當的降低
• 功能四:訪問(接入)控制:
  • 控制對信道的訪問
• 主要協議:SDLC.HDLC.PPP.STP

物理層

• 主要任務:

在物理媒體上實現比特流的透明傳輸.(既是把比特流轉化爲電信號用於接下來的傳輸),物理層的傳輸單位是:比特

透明傳輸:指不管所傳數據是什麼樣的比特組合,都應當能在鏈路上傳輸

• 功能一:定義接口特性
• 功能二:定義傳輸模式:
  • 單工:只有一個能作爲發送端
  • 半雙工:雙方都可以作爲發送端,但是同一時間只能有一方發送數據
  • 雙工:雙方都可以作爲發送端,同一時間雙方都可以發送數據給對方
• 功能三:定義傳輸速率
• 功能四:比特同步
• 功能五:比特編碼
• 主要協議:Rj45,802.3

TCP/IP模型和5層參考模型:

OSI參考模型和TCP/IP參考模型相同點:

1. 都分層
2. 基於獨立的協議棧的概念
3. 都可以實現異構網絡互聯

OSI參考模型和TCP/IP參考模型不同點:

1. OSI定義了三點:服務.協議.接口
2. OSI先出現,參考模型先於協議發明,不偏向特定的協議
3. TCP/IP設計之初就考慮到了異構網互聯問題,因此將IP作爲重要層次
4. 在網絡層和傳輸層的通信方式不同

層級	OSI/OSI參考模型	TCP/IP參考模型
網絡層	無連接+面向連接	無連接
傳輸層	面向連接	無連接+面向連接

面向連接分爲三個階段:第一是建立連接,在此階段,發出一個建立連接的請求.只有在連接成功建立之後,才能開始數據傳輸,這是第二階段.接着當數據傳輸完畢,必須釋放連接.而面向無連接沒有這麼多階段,它直接進行數據傳輸.

五層參考模型

5層參考模型:綜合額OSI和TCP/IP的優點:

1. OSI對於每層的功能和介紹很具體詳細
2. TCP/IP對於層次較少,且每層之間的功能交叉較少
   

5層參考模型的數據封裝和解封裝

第一章知識總結