計算機網絡自頂向下複習重點-第一章

1. 什麼是因特網?因特網的部件有哪些(軟件方面、硬件方面)?從服務的觀點看什麼是因特 網?什麼是端系統、主機、ISP(因特網服務提供商) 、ICP(因特網內容提供商)?什麼是協議? IETF 和 RFC

因特網:
1具體構成描述:因特網是一個網絡的網絡,指當前全球最大的、應用最廣泛的計算機網絡
2服務描述:從服務方面看,因特網爲分佈式應用程序提供了運行條件。

部件:
網絡邊緣:應用程序和主機
網絡核心:互聯的路由器,網絡的網絡。
接入網絡和物理媒體:有線,無線通信鏈路;

端系統和主機:
與因特網相連的計算機和其他設備稱爲主機,主機又稱端系統.

ISP:
因特網服務提供商(Internet Service Provider)
(每個ISP是由一個或多個分組交換機和多段通信鏈路組成的網絡)

ICP:
因特網內容提供商(Internet Content Provider)
(在因特網上提供大量豐富且實用信息的服務提供商)

協議:
協議定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和次序,以及在報文傳輸或/和接收或其它事件方面所採取的動作。

(補充:協議的三要素
• 1)語法:定義實體之間交換信息的格式與結構
• 2)語義:定義實體之間交換信息中的控制信息
• 3)時序(同步):定義實體之間交換信息的順序以及如何匹配或適應彼此的速度。)

IETF:
國際bai互聯網工程任務組(The Internet Engineering Task Force)
負責互聯網標準的開發和推動。

RFC:
(Request For Comments)-意即“請求註解”
文件收集了有關互聯網相關信息,以及UNIX和互聯網社羣的軟件文件,以編號排定。

2. 網絡邊緣、網絡核心;客戶機和服務器。端系統包括?無連接服務和麪向連接的兩類服務。 流量控制、擁塞控制。

網絡邊緣
應用 程序和主機。

網絡核心:互聯的路由器,網絡的網絡。由互聯因特網端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網絡;

客戶機:
桌面PC,移動PC和智能手機等。

服務器:
例如Web瀏覽器/服務器;電子郵件客戶機/服務器。

端系統:
端系統包括PC,工作站,WEB服務器,郵件服務器,網絡連接的PDA,
網絡電視等等。
(與主機沒有區別,所有鏈接到互聯網的設備都可以稱爲主機或者端系統,主機和端系統同意。出自計算機網絡自頂向下方法第2頁。)

面向連接服務:
就是通信雙方在通信時,要事先建立一條通信線路,其過程有建立連接、zhi使用連接和釋放連接三個過程。
協議:TCP(傳輸控制協議)(HTTP,FTP,SMTP)
面向連接優點:實時通信 / 可靠信息流 / 信息回覆確認;
面向連接缺點:佔用通信道;
流控(抑制發送端速率),擁塞控制(抑制傳輸的分組發送速率)

無連接服務:
就是通信雙方不需要事先建立一條通信線路,而是把每個帶有目的地址的包(報文分組)送到線路上,由系統選定路線進行傳輸
協議:UDP(用戶數據報協議)(流媒體,電信會議,DNS,以太網會話)
無連接優點:不佔用通信信道;
無連接缺點:非實時通信 / 信息流可能丟失 / 信息無回覆確認

流量控制:
控制發送端發送的數據量以及數據發送速率。使其不超過接收端的承受能力
(抑制發送端速率)

擁塞控制:
防止過多的數據注入到網絡中,避免出現網絡負載過大的情況;常用的方法就是:
( 1 )慢開始、擁塞避免
( 2 )快重傳、快恢復。
(抑制傳輸的分組發送速率)

3. 電路交換和分組交換的特點;數據報網絡。

電路交換:
爲“呼叫”預留端到端資源
網絡資源(如帶寬)劃分爲片。
將鏈路帶寬劃分爲“片”:時分複用,頻分複用,碼分複用。)
優點:
1、傳輸速度快、高效。
2、實時。
缺點:
1、資源利用率低。
2、新建連接需要佔據一定的時間,甚至比通話的時間還長。

分組交換:
每個端到端數據流劃分爲分組;每個分組使用全部鏈路帶寬;
統計複用(動態複用):分組的序列沒有固定的模式,按需共享;比時分複用效率高2-4倍;特點是動態的分配信道時隙;
優點:
1、提供了更好的帶寬共享;資源利用率更高;
2、更簡單有效 容易實現,成本低,無需建立連接,無需維護連接狀態;
缺點:
不適合實時服務(如電話和視頻會議)

分組交換和電路交換的優缺點:
電路交換:非共享、性能有保障、效率低,需要建立連接
分組交換:共享,效率高,有時延
(電路交換具有帶寬和時延的保證,而分組交換一般不能保證帶寬和時延;)

數據報網絡;
僅在網絡層提供無連接服務的計算機網絡。

虛電路網絡:
僅在網絡層提供連接服務的計算機網絡。

4. 接入網的類型,接入網的多種技術;物理媒體分類與常見的物理媒體及其特點

接入網:將端系統連接到其邊緣路由器(端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一臺路由器)的物理鏈路

接入網的多種技術:

家庭接入:DSL、電纜、FTTH、撥號和衛星
企業接入:以太網和WiFi
廣域無限接入:3G和LTE

物理媒體分類:

導引型媒體:電波沿固體媒體前行,如光纜、雙絞銅線、電纜。

非導引型媒體:電波在空氣或外層空氣中傳播,如在無線局域網,或者數字衛星頻道中。

常見的物理媒體及其特點

1.雙絞銅線:最便宜且使用最爲簡便;常用在建築物內的計算機網絡中,即在局域網中。

2.同軸電纜:由兩個同心而不併行的銅導體組成,。具有較高的數據傳輸速率;在電纜電視系統中相當普遍。

3.光纖:光纖是一種細而柔軟的、能夠導引光脈衝的媒體,每個脈衝表示一個比特,支持極高的比特速率,不受電磁干擾,且光纜信號衰減極低,並且很難竊聽。用於長途引導型傳輸媒體,特別是跨海鏈路。

4.陸地無線電通道:無線電信道承載電磁頻譜中的信號。它不需要安裝物理線路,並具有穿透牆壁,提供與移動用戶的連接以及長距離承載信號的能力。

5.衛星無線電信道:同步衛星和近地軌道衛星

5. 分組交換網絡中的 4 種類型的時延及其特點;吞吐量的概念及相關時延的應用計算。

1.結點處理時延:檢查比特差錯,決定輸出鏈路,高速路由器的處理時延通常爲微秒或更低數量級。

2.排隊時延:等待鏈路的可用時間,取決於前面的正在排隊等待鏈路傳輸的分組數量

3.傳輸時延:R= 鏈路帶寬 (bps);L= 分組長度 (比特);發送比特進入鏈路的時間= L/R

實際時間爲毫秒到微秒級。(傳輸時延是路由器將分組推出所需要的時間)

4.傳播時延:d = 物理鏈路的長度取決於鏈路的物理材質;s = 在媒體中傳播的速度 (2x108 ~3x108 m/sec);傳播時延 = d/s;廣域網中爲毫秒級

5.端到端的時延包括節點處理時延、傳輸時延、傳播時延和排隊時延。節點處理時延、傳輸時延、傳播時延是固定的,排隊時延是變化的。
在這裏插入圖片描述
可結合例題理解:
在這裏插入圖片描述
吞吐量:接受比特/用去的時間

6. 因特網協議棧自頂向下的 5 個層次及各層的主要功能。各層數據單元的名稱是?各層的常見 協議有哪些?

應用層:
完成一個端系統與另一個端系統之間的信息交換。包含大量應用普遍需要的協議,支持網絡應用
數據單元:報文
相關協議分析:FTP、SMTP、HTTP

運輸層:
在應用程序端點之間傳送應用報文。主機到主機數據傳輸,負責從應用層接收報文段( segment ),並傳輸應用層的報文,到達目的後將消息上交給應用。
數據單元:報文段
相關協議分析:TCP、UDP

網絡層:
在完成網絡中一臺主機與另一臺主機之間的通信。從源到目的地數據報(datagram)的選路
數據單元:數據報
相關協議分析:IP、選路協議

鏈路層:
爲網絡層將分組從一個節點移動到下一個節點。在鄰近網元之間傳輸數據
數據單元:幀
相關協議分析:PPP、以太網

物理層:
將鏈路層一幀中一個一個比特從一個節點移動到下一個節點。物理層負責將鏈路層幀中的每一位(bit)從鏈路的一端傳輸到另一端。
數據單元:比特。
相關協議分析:無。

7. 1-6 章中,常見的網絡協議或網絡專有名詞英文縮寫的中文全稱。

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8. 相關層的協議分析

在這裏插入圖片描述
補充

9.OSI參考模型的七層結構及各層的主要功能。TCP/IP四層模型的結構及各層的主要功能。

OSI參考模型

物理層:
在物理媒體上傳輸原始的數據比特流。

數據鏈路層:
將數據分成一個個數據幀,以數據幀爲單位傳輸。有應有答,遇錯重發。

網絡層:
將數據分成一定長度的分組,將分組穿過通信子網,從信源選擇路徑後傳到信宿。

傳輸層:
提供不具體網絡的高效、經濟、透明的端到端數據傳輸服務。

會話層:
進程間的對話也稱爲會話,會話層管理不同主機上各進程間的對話。

表示層:
爲應用層進程提供格式化的表示和轉換數據服務。

應用層:
提供應用程序訪問OSI環境的手段。
TCP/IP四層模型

數據鏈路層
數據鏈路層實現了網卡接口的網絡驅動程序,以處理數據在物理媒介(比如以太網、令牌環等)上的傳輸。

網絡層
網絡層實現數據包的選路和轉發。

傳輸層
傳輸層爲兩臺主機上的應用程序提供端到端(end to end)的通信。與網絡層使用的逐跳通信方式不同,傳輸層只關心通信的起始端和目的端,而不在乎數據包的中轉過程。

應用層
應用層負責處理應用程序的邏輯。


一張表理清 OSI七層和TCP/IP四層的關係
在這裏插入圖片描述
10.作業補充
1.各種處理因特網協議棧中層次:

路由器處理第一層到第三層(也就是物理層、數據鏈路層和網絡層);鏈路交換機處理第一層和第二層(也就是物理層和數據鏈路層);主機處理所有的5層(也就是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層)。

2.與分組交換網絡相比,電路交換優點,TDM比FDM的優點。

電路交換網絡具有帶寬的保證、時延的保證,而分組交換網絡一般不能保證帶寬和時延。分組交換更簡單,通信效率更高。

FDM(頻分複用Frequency Division Multiplexing)

是將整個傳輸頻帶劃分爲若干個頻率通道,每個用 戶佔用一個通道。頻率通道之間留有防護頻帶;

TDM(時分複用Time Division Multiplexing)是將時間分割成小的時間片,每個時間片又分爲若干個通道(時隙),每個用戶佔用一個通道傳輸數據。

TDM與FDM對比分析時,由於TDM適用於數字信號傳輸,FDM適用於模擬信號傳輸,而目前的通信技術中絕倒多數情況下都使用數字通信,因此就體現出了TDM的優勢。

應用層報文:應用程序要發出的在傳輸層上傳遞的數據;

傳輸層報文段:將應用層報文加上傳輸層包頭,由傳輸層管理和封裝的信息;

網絡層數據報:將傳輸層報文段加上網絡層包頭之後封裝;

鏈路層幀:將網絡層數據報加上鍊路層包頭之後封裝。

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