路由交换技术基础_第1篇_计算机网络基础

计算机网络基础笔记

一、计算机网络概述

(一)定义

IEEE 定义为一组自治计算机互联的集合。

(二)基本功能

  1. 资源共享

    • 包括软件资源和硬件资源。

  2. 分布式处理与负载均衡

    • 可将海量任务分散到全球各地计算机。

    • 通过部署服务器,让不同地域用户看到距离最近服务器上相同的界面。

  3. 综合信息服务

    • 集成各种网络应用。

(三)网络演进

经历主机互联、局域网、互联网、因特网阶段。

(四)网络类型

  1. 按覆盖范围

    • 局域网(LAN)

      • 范围在几千米内。

      • 特点:方便管理配置、简洁规整、延迟小、传输速率高、可靠。

      • 与其他网络区别在于物理范围、拓扑结构、传输技术。

    • 城域网(MAN)

      • 覆盖几十公里城区,采用 IP 技术、MPLS/SR 技术。

    • 广域网(WAN)

      • 距离远,可跨国、跨区。

  2. 拓扑结构

    • 总线型 Bus、星型 Star、环型 Ring、网状 Mesh。

    • image-20241122160456309

  3. 交换方式

    • 电路交换

      • 基于电话网,发送和接收节点创建独占数据传输通道,通信结束或断开连接才释放。

      • 优点:延迟小、线路建立无资源抢占和冲突、实现数据透明传输、吞吐量大。

      • 缺点:带宽固定、网络资源利用率低、初始连接建立慢。

    • 分组交换

      • 以分组为单位存储转发,将信息划分为分组,含接收方和发送方地址标识,传送设备根据地址转发。

      • 优点:多路复用、网络资源利用率高。

        • 动态复用技术传送各个分组,提高线路利用率

        • 保证用户不能长时间独占线路,充分利用信道带宽

      • 缺点:延迟大、实时性差、设备功能复杂。

        • 数据分割,逐一对分组转发,引入更大端到端延迟

        • 分组载有而外地址信息,占用更多带宽资源

        • 设备需要处理寻址,转发等能力,加大了复杂程度

(五)性能指标

  1. 带宽(bandwidth)

    • 一定时间内从一个节点传送到另一个节点的数据量,单位 bps。

  2. 延迟(delay)

    • 网络上数据从一个节点传送到另一个节点经历的时间,包括传播延迟、交换延迟、访问延迟、队列延迟。

(六)协议标准与标准化组织

二、网络的模型

(一)OSI 参考模型

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  1. 层次结构

    • 物理层

      • 在终端设备之间传输比特流,不理会数据的含义格式,只能看到01

      • 传输比特流,规定物理设备互连,涉及机械、电气、功能、规程特性。

      • 介质有双绞线、同轴电缆、光纤、无线电信号;设备有调制解调器 Modem。

    • 数据链路层

      • 在特定介质或链路上传递数据。

      • 功能:

        • 编码、识别帧;

          • 关心比特次序,结构含义;将比特编成帧,从一些列比特中识别帧,将帧解开给网络层

        • 建立、维持、释放数据链路;

          • 建立时保持安全性;

          • 传输时维持数据链路;

          • 结束后释放数据链路

        • 传输资源控制;

          • 数据链路层协议对资源分配裁决

        • 流量控制;

          • 防止发送数据过快导致接收方缓存空间溢出出现拥塞,及时控制发送方速率

        • 差错控制;

          • 以帧为单位实施差错检测

        • 寻址;

          • 能标识介质上所有节点,并能寻址目的节点

        • 标识上层数据。

          • 透明传输的方式传输网络层包

          • 为了在同一条链路上支持多总网络层协议,发送方要在帧的控制信息中标识包所属的网络层协议--接收方才能正确将包交给上层协议处理

      • 数量链路层标准

        • 局域网数据链路层标准

          • IEEE802.1-802.5

          • LLC逻辑链路控制

          • MAC介质访问控制

        • 广域网数据链路层标准

          • HDLC高级数据链路控制

            面向同步的数据链路层协议
            使用帧字符和校验和的同步串行链路的数据链路封装方法
          • PPP点到点协议

            支持同步和异步连接,支持多种网络层协议
    • 网络层

      • 选择路径转发数据包。

      • 功能:

        • 编址:为每个节点分配网络地址

        • 路由选择:网络层设备计算路由后按照路由信息进行转发

        • 拥塞控制:负责对网络上的拥塞进行控制

        • 异种网络互联:能工作在多种链路和介质类型上

      • 网络层 IP 地址

        • 全局唯一,含网络地址和主机地址。

      • 协议:

        • 可路由协议

          定义数据包内各个字段的格式和用途,对数据进行网络层封装(如 IP)

        • 路由协议

          在路由器之间传递信息,计算路由形成路由表,为可路由协议提供选择路径(RIP/OSPF/BGP..)

    • 传输层

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