计算机网络-概述

概述

因特网概述

• 网络由若干结点和连接结点的链路组成
• 互联网是“网络的网络”

internet（互连网或互联网）：是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议是任意的。

Internet（因特网）：专有名词，指全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络。

因特网的组成：

• 边缘部分：由连接在因特网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信和资源共享。
• 核心部分：由大量网络和路由器组成，为边缘部分提供服务。

三种交换方式

计算机网络的定义和分类

简单定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合。

• 互连：计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据连接
• 自治：独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用
• 集合：指至少需要两台计算机

较好的定义：计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

• 计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件
• 计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用

按交换技术分类：

• 电路交换网络
• 报文交换网络
• 分组交换网络

按使用者分类：

• 公用网
• 专用网

按传输介质分类：

• 有线网络
• 无线网络

按覆盖范围分类：

• 广域网WAN
• 城域网MAN
• 局域网LAN
• 个域网PAN

按拓扑结构分类：

• 总线型网络
• 星型网络
• 环型网络
• 网状型网络

计算机网络的性能指标

比特：计算机中数据量的单位，信息论中信息量的单位

• 8 bit = 1 Byte

• KB = 2^10 B

• MB = 2^20 B

• GB = 2^30 B

• TB = 2^40 B

速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率

单位：bit/s(b/s,bps)

• kb/s = 10^3 b/s

• Mb/s = 10^6 b/s

• Gb/s = 10^9 b/s

• Tb/s = 10^12 b/s

带宽

模拟信号系统：信号所包含的各种不同频率所分成占据的频率范围

单位：Hz

计算机网络：用来表示网络的同学线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”

单位：b/s

一条通信线路的“频度宽度”越宽，其所传输数据的“最高数据率”也越高。

吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量

吞吐量受网络带宽或额定速率限制

RTT往返时间也是一个重要的性能指标

利用率：

• 信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的
• 网络利用率：全网络的信道利用率加权平均
• 信道利用率并非越高越好

丢包率：分组丢失率，指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率

分组丢失主要有两种情况：

• 分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃
• 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃；在通信量较大时可能造成网络拥塞

计算机网络体系结构

物理层：

• 采用怎样的传输媒体（介质）
• 采用怎样的物理接口
• 使用怎样的信号表示比特0和1

数据链路层：

• 如何标识网络中的主机（主机编码）
• 如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据
• 如何协调各主机争用总线

网络层：

• 如何标识各网络以及网络中的主机（网络和主机共同编址的问题）
• 路由器如何转发分组，如何进行路由选择

运输层：

• 如何解决进程之间基于网络的通信问题
• 出现传输错误，如何处理

专用术语

实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

对等实体：收发双方相同层次中的实体

协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合

服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语

协议数据单元PDU：对等层次之间传输的数据包

服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包

协议三要素：

• 语法：定义所交换信息的格式
• 语义：定义收发双方所要完成的操作
• 同步：定义收发双方的时序关系

在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务

要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务

协议是“水平的”，服务是“垂直的”

下面的协议对上面的实体是“透明”的

之间交换的数据包

协议三要素：

• 语法：定义所交换信息的格式
• 语义：定义收发双方所要完成的操作
• 同步：定义收发双方的时序关系

在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务

要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务

协议是“水平的”，服务是“垂直的”

下面的协议对上面的实体是“透明”的