計算機網絡第一章計算機網絡體系結構

1.1.1 概念、組成、功能和分類

計算機網絡的功能

數據通信 *
資源共享 *
分佈式處理
提高可靠性
負載均衡

計算機網絡的組成

1.組成部分

硬件+軟件+協議

2.工作方式*

邊緣系統：用戶直接使用）C/S + P2P
核心部分：爲邊緣部分服務

3.功能組成*

通信子網：實現數據通信
資源子網：實現資源共享/數據處理

計算機網絡的分類

按照分佈範圍：廣域網WAN（交換技術）、城域網MAN、局域網LAN（廣播技術）、個人區域網PAN
按照使用者：公用網、專用網。
按照交換技術：電路交換、報文交換、分組交換
按照拓撲結構：
按照傳輸技術：廣播室網絡（共享公共通信信道）+ 點對點網絡（使用分組存儲轉發和路由選擇機制）

總結

1.1.2 標準化工作及相關組織

標準化工作

標準分類

法定標準（OSI）
事實標準（TCP/IP）

RFC 因特網標準的形式

四個階段：草案->建議標準->因特網標準

總結

1.1.3 速率相關的性能指標

速率 = 數據率/數據傳輸率/比特率

連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據位數的速率。
單位是b/s， kb/s， Mb/s，Gb/s， Tb/s
1 Byte=8bit

帶寬

原本的意思是頻帶寬度，最高-最低=赫茲Hz
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，通常是指單位時間內從網格中某一點到另外一點所通過的“最高數據率”，單位是比特每秒。
可以理解爲，發送端發送的數據速率。

吞吐量

單位時間內通過某個網絡（或信道、接口）的數據量，單位同上。
吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。

總結+理解

帶寬是上限，速率是單個線路衡量，吞吐量基於設備對多個鏈路一起衡量。

1.1.4 時延、時延帶寬積、RTT和利用率

時延

指數據（報文/分組/比特流）從網絡（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。也叫延遲或遲延。單位是s。
時延=
1.發送時延（傳輸時延）：從發送分組的第一個比特算起，到該分組的最後一個比特發送完畢所需的時間。
計算：發送時延=數據長度/信道帶寬（發送速率）
2.傳播時延：取決於電磁波傳播速度（2*10^8）和鏈路長度
計算：信道長度/電磁波在信道上的傳播速率
3.排隊時延：等待輸出/入鏈路可用
在路由器等待時間
4.處理時延：檢錯找出口
在路由器入口被處理時間

3 和 4輸入輸出都有。
高速鏈路：指減少1發送時延，提升帶寬。

時延帶寬積

時延帶寬積=傳播時延*帶寬，單位是 s * b/s = bit
整個管道里bit數量。描述數據量。
時延帶寬積又稱爲以比特爲單位的鏈路長度，即“某段鏈路現在有多少比特”。是一個容量。

往返時延RTT

從發送方發送數據開始，到發送方收到接收方的確認（收到第一個bit）。
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

信道利用率：有數據通過的時間/（有+無）數據通過時間
網絡利用率：信道利用率加權平均值

總結

1.2.1 分層結構、協議、接口、服務

分層

實體

對等實體：同一層

協議

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

接口：上層使用下層服務的入口

服務：垂直，爲上層提供服務，使用下層提供的服務

數據解析

SDU+PCI=PDU

概念總結

網絡體系結構是從功能上描述計算機網絡結構。
計算機網絡體系結構簡稱網絡體系結構是分層結構。
每層遵循某個/些網絡協議以完成本層功能。
計算機網絡體系結構是計算機網絡的各層及其協議的集合。
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。
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。

1.2.2 OSI參考模型（1）

7層 OSI參考模型法定標準
4層 TCP/IP 事實標準
催生出一個適合學習的5層體系結構（無表示層、會話層）
5層參考模型各層總結：

ISO/ISO參考模型

物聯網淑惠試用：
應用層
表示層
會話層
傳輸層
網絡層
數據鏈路層
物理層
路由器最多隻有末尾3層。
前4層是端到端，需要知道終點，後3層點對點，不需要知道最終地點。
數據鏈路層既需要加頭部，又需要加尾部。

1.2.3 OSI參考模型（2）具體功能解釋

應用層

能與用戶交互產生網絡流量的程序
典型應用程序服務：
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達方式（語法和語義）
功能1：數據格式交換 - 翻譯官
功能2：數據加密解密
數據3：數據的壓縮和恢復
協議（硬說有的話）：JPEG，ASCII 這種類型的，理解就好。

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地傳輸數據。這是會話，也是建立同步（SYN）。
功能1：建立、管理、終止會話
功能2：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，實現數據同步。
主要協議：ADSP、ASP。（不重要）

傳輸層

負責主機中兩個進程的通信，即端到端的通信。傳輸單位是報文段或用戶數據報。
功能1：可靠傳輸、不可靠傳輸
功能2：差錯控制
功能3：流量控制
功能4：複用分用
複用：多個應用層進程可同時使用下面傳輸層的服務。
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。
協議：TCP、UDP

網絡層

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報。
功能1：路由選擇 - 最佳路徑
功能2：流量控制
功能3：差錯控制
功能4：擁塞控制
主要協議：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

數據鏈路層

主要任務是把網絡層傳下來的數據報組裝成幀。傳輸單位是幀。
功能1：成幀（定義幀開始和結束）
功能2：差錯控制幀錯+位錯
功能3：流量控制
功能4：訪問（接入）控制：控制對信道的訪問

物理層

主要任務是在物理媒體上實現比特流的透明傳輸。單位是比特。
透明傳輸：指不管傳輸什麼數據，什麼比特組合，都能在鏈路上傳送。
功能1：定義接口特性：比如線路引腳數量之類的
功能2：定義傳輸模式：單工、半雙工、雙工
功能3：定義傳輸速率
功能4：比特同步（需要時鐘）
功能5：比特編碼
主要協議：Rj45、802.3

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