--- title: 计算机网络-第一章复习 mathjax: true date: 2019-06-28 21:33:39 tags: [计算机网络] --- # Internet如何翻译 有两种翻译方式： ## 因特网 国家推荐 ## 互联网 现实中大多使用这个词。 # 互联网的重要特点 ## 连通性 世界各地的用户都可以交换信息，好像彼此之间直接连通一样。 ## 共享 即资源共享，如信息、软件、硬件共享等。 # 两个认识互联网的角度 ## 应用 ## 工作原理 课本是从这个角度来讲解的，我们从这个角度来学习。 # 计算机网络的组成 定义：计算机网络由若干**结点**（node）和连接这些结点的**链路**（link）组成。 ## 结点 可以是计算机、集线器、路由器、交换机等。 ## 链路 # 互连网与互联网 ## 互连网 internet - 定义 通用名词，泛指通过路由器将网络连起来形成的网络。 - 其中网络间的通信协议可以是**任意**的。 - 互连不仅是物理上，还要通过软件连接。 ## 互联网 Internet - 定义 互联网是全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网。 - 采用**TCP/IP协议族**作为通信规则。 - 前身是美国的ARPANET。 # 三层ISP结构 ISP，互联网服务提供者。 互联网现在采用三层ISP结构。 ## 本地ISP ## 地区ISP ## 主干ISP # IXP 允许两个网络直接相连并交换信息。 # 互联网的组成 ## 边缘部分 与网络相连的计算机常称为主机。 - 定义 连接在互联网上的所有主机。 - 由用户（个人、公司）控制。 - **进行通信和资源共享**。 ### 主机通信方式 - 对象 计算机通信的对象是应用层中的**进程**。 #### 客户/服务器方式 即C/S方式。 - 客户和服务器指通信中所涉及的两个应用**进程**。 - 客户/服务器模式描述的是进程之间服务和被服务的**关系**。 客户是服务请求方，服务器是服务提供方。 - 客户和服务器都要使用互联网核心部分提供的服务。 - **客户必须知道服务器程序的地址，服务器不需要知道客户程序的地址。** #### 对等连接方式 对等连接（peer to peer），P2P。 - 定义 两台主机在通信时并不区分谁是客户或服务器。 - 本质上还是C/S方式。 ## 核心部分 - 定义 由大量**网络**和连接这些网络的**路由器**组成。 - 由ISP控制。 - 为边缘部分提供服务。 ### 工作方式 核心部分的工作方式就是路由器的工作方式。 - 存储转发 - 路由器间不断交换路由信息 # 三种交换方式 - 严格来讲，分组交换也是可以面向连接的 - 现在用的是分组交换 ## 电路交换 - 并不是真正意义上的交换 - 主要特点：**面向连接** - 建立连接、通信、释放连接 - **在通信的全部时间内，通信的两个用户始终占用端到端的通信资源。** - 优点 静态分配传输带宽，只要建立了连接，网络发生拥塞也不会影响通信质量。 - 缺点 - 计算机通信时，数据具有突发性，线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%，造成通信线路资源的浪费。 - 如果通信链路是由多段链路组成的，只要有一段链路出现故障，就不能通信。 ## 分组交换 - 主要特点：采用**存储转发**技术 - 将报文拆分成多个分组，**加上头部** - 通过路由器以分组为单位进行存储转发 - 在接收端将分组组装成报文 - 优点 - 高效 动态分配传输带宽，**逐段占用通信链路**。 - 灵活 为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。 - 迅速 **不需要建立连接就可以向其他主机发送分组**。 - 可靠 1. **保证可靠性的网络协议、分布式多路由的分组交换网**使网络有很好的生存性。 2. 某个结点或者链路出现故障时，**分组传送的路由可以自适应地动态改变**。 - 缺点 - 存储转发时需排队，造成一定**时延**。当网络拥塞非常严重时，整个网络也可能会瘫痪。 - 分组的首部造成一定**开销**。 ## 报文交换 - 主要特点： - 采用存储转发技术，但报文不分组 - **适用于间歇式轻负载** 与分组交换相比： - 优点 - 省去了划分分组的步骤 - 省去了接收端组装分组的步骤 - 缺点 - 灵活性不如分组交换 ## 哪个交换方式最好？ 不能说哪个方式一定好或坏 - 若需**连续传送大量数据**，且其**发送时间远大于连接建立时间**，则电路交换的传输速率较快。 - 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的**信道利用率**。 - 由于一个分组的长度远远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小；同时也具有更好的灵活性。 # 计算机网络性能指标 ## 速率 - 也称为数据率（data rate）或比特率（bit rate）。 - 定义 连接在计算机网络上的**主机**在数字**信道**上**传输数据**的速率。 - 单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s ==信道：一个发送端，一个接收端== ## 带宽 - 定义 数字信道所能传输的**最高**速率。 - 毫无疑问，带宽单位和速率一样。 ## 吞吐量 - 定义 **单位时间内**通过某个网络（或信道、接口）的**实际的数据量**。 - 单位是b，Mb等。 ## 时延 $总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延$ - 一般来说，小时延的网络优于大时延的网络 一个低速率、小时延的网络可以优于一个高速率、大时延的网络。 - 在总时延中，哪一种时延占主导地位，必须具体分析。 ### 发送时延 又叫传输时延，发送速率又叫传输速率。 $发送时延=\frac{数据帧长度(bit)}{发送速率(bit/s)}$ 可见发送时延并非固定不变。 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率。 ### 传播时延 $传播时延=\frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传播速率(m/s)}$ **光纤与铜线相比降低了发送时延，光纤的传播速度反而不如铜线传播速度快**。 ### 处理时延 主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理。 ### 排队时延 分组在路由器中可能要排队。 ## 时延带宽积 时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 $时延带宽积=传播时延\times带宽$ 时延带宽积反映传输时线路上数据的多少，即**线路上的比特数**。 传播时延决定线路的长度 带宽决定每位的长度 ## 往返时间RTT 定义：双向交互一次所需的时间。 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认。 `ping www.baidu.com` ## 利用率 - **信道利用率并非越高越好** 信道或网络的**利用率**过高会产生非常大的**时延**。 令$D_0$表示网络空闲时的时延，$D$表示网络当前的时延，$U$为网络利用率， 则$D=\frac{D_0}{1-U}$。 ### 信道利用率 $信道利用率=\frac{有数据通过时间}{总时间}$ ### 网络利用率 定义：信道利用率加权平均值 # 分层 ## 分层思想 - 相互通信的两个计算机系统必须高度协调，而这种协调是十分复杂的。 分层可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。 ## 三种分层方法 OSI是法律上的国际标准，TCP/IP是事实上的国际标准。 [![计算机网络体系结构.jpg](https://i.loli.net/2019/06/17/5d06f3764b59848351.jpg)](https://i.loli.net/2019/06/17/5d06f3764b59848351.jpg) - 七层协议：OSI **概念清楚**，理论较为完整。 但既复杂又不实用。 - 四层协议：TCP/IP 简洁，**得到广泛应用**。 实质内容只有上三层，网络接口层并没有什么具体内容。 - 五层协议 综合七层协议和四层协议的优点：既简洁又能将概念阐述清楚。 ## 好处 5个 - 各层间是独立的 **每一层只实现一种相对独立的功能**，上层仅知道下层的接口，而不需知道其如何实现。 - 灵活性好 只要层间接口关系保持不变，可以对各层进行修改。 - 结构上可分割开 各层都可以采用最**合适**的技术实现 - 易于实现和维护 整个系统被分解为若干个**相对独立的子系统**，每个子系统都易于实现和维护 - 能促进标准化工作 每一层的功能及其所提供的服务都已有了**精确的说明** ## 坏处 分层应使每一层的**功能非常明确**，所以层次的划分并不容易。 层数太少，会使每一层的协议太复杂； 层数太多，会使各层在功能上有重叠，造成额外开销。 ## 对等层 在OSI参考模型中，位于同一水平行（同一层）上的系统构成了OSI的对等层。 # 协议 **定义**：**在ISO/OSI参考模型中，同层对等实体间信息交换时必须遵守的规则。** 每层都有协议，有的层只能有一个协议，有的层可以有多个协议。 网络协议主要由以下**三个要素**构成： ## 语法 数据与控制信息的**结构和格式** ## 语义 需要发出**何种**控制信息，完成**何种**动作以及做出**何种**响应 ## 同步 **事件实现顺序**的详细说明 --- 作者：[@臭咸鱼](https://github.com/chouxianyu) 转载请注明出处： 欢迎讨论和交流! ---