1.7 第一章 概述 章节小结

1.7 第一章 概述 章节小结

1.1 计算机在网络时代的作用

信息服务基础设施

我国互连网发展状况

中国互连网信息中心CNNIC http://www.cnnic.net.cn/

1.2 因特网概述

⭐网络、互连网、因特网的基本概念

网络（Network）是由若干节点（Node）和连接这些节点的链路（Link）组成的。

多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就形成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网（或互联网）。因此，互连网是“网络的网络（Network of Network）”。

因特网是世界上最大的互连网络(用户数以亿计，互连的网络数以百万计)。

因特网发展的三个阶段

因特网的标准化工作

因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众。
因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;
(http://www.ietf.org/rfc.html)
任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。
因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。因特网体系结构委员会IAB， 负责管理因特网有关协议的开发;

​ 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化;

​ 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化;

制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段:

(1)因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)

(2)建议标准（从这个阶段开始就成为RFC文档)

(3）草案标准

(4)因特网标准

1.3 三种交换方式

电路交换

电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；

从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源；

电路交换有以下三种方式：

​ 1 建立连接（分配通信资源）

​ 2 通话（一直占用通信资源）

​ 3 释放连接（归还通信资源）

⭐分组交换

报文交换

1.4 计算机网络的定义和分类

定义

计算机网络的定义并未统一

计算机网络的简单定义：一些相互连接的、自治的计算机的集合。

​ 互连：是指计算机之间可以通过有限或者无线的方式通信；

​ 自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用；

​ 集合：是指至少需要两台系统；

现阶段计算机网络较好的定义：

分类

1.5 计算机网络的性能指标

速率

比特的概念：

下面有一个小练习来检测一下以上两个概念的掌握程度：

以下为一道考研真题，题目中提供的 换算是方便大家运算的

⭐带宽

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

吞吐量通常被用于对现实世界的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能通过网络。

吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制。

⭐时延

发送时延：分组长度（b）/发送速率(b/s)

传播时延: 信道长度/电磁波传播速率

处理时延: 一般不方便计算

时延带宽积

往返时间RTT

在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互；

我们有时需要知道双向交互一次所需的时间；

因此，往返时间RTT（Round-Trip Time）也是一个重要的性能指标。

⭐利用率

丢包率

1.6 ⭐计算机网络体系结构

常见的计算机网络体系结构

OSI的七层体系结构（法律上的国际标准）

TCP/IP体系结构

五层协议的原理体系结构

从下往上依次是：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

分层的必要性

下面讲解一下，应用进程基于网络的通信

以下内容，比较重要，将会详细描述

首先，我们从主机端按体系结构自顶向下的顺序来看，

**主机端：**1、应用层按HTTP协议的规定，构建一个HTTP请求报文，这是该报文的内容

应用层将HTTP报文交付给运输层处理

2、运输层给HTTP协议添加一个TCP首部，使之成为TCP报文段。

这是TCP报文段的首部格式，该首部的作用主要是为了区分应用进程以及实现可靠传输。

运输层将TCP报文段交付给网络层处理

3、网络层给TCP报文段添加一个IP首部，使之成为IP数据报。

这是IP数据报的首部格式。该首部的作用主要是为了使IP数据报可以在互连网上传输，也就是被路由器转发。

网络层将数据报交付给数据链路层处理。

4、数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部是使之成为一个帧。

这是该网络上一个帧的格式，该首部的作用主要是为了让帧能够在一段链路上或一段网络上传输

这是以太网帧尾部的格式，其目的是为了让目的主机检查所接收到的帧是否有误码。

数据链路层将帧交付给物理层

5、物理层将帧看作使比特流，由于网络N1式以太网，因此物理层还会给该网络前面添加前导码，这是前导码的内容。

其作用是为了让目的主机做好接收帧的准备。物理层将添加有前导码的比特流，变换成相应的信号发送到传输媒体。

信号通过传输媒体到达路由器

接下来我们来看路由器的处理过程：

物理层将信号变换成比特流，去掉前导码后将其交付给数据链路层，这实际上交付的是帧。

将帧的首部和尾部去掉后，将其交付给网络层，这实际上交付的是IP数据报

网络层解析IP数据报的首部，从中提取出目的网络地址。然后查找自身的路由表，确定转发端口，以便进行转发。

网络层将IP数据报，交付给数据链路层，数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部使之成为帧，数据链路层将帧交付给物理层，

物理层将帧看作是比特流，

物理层将该比特流添加一个前导码，物理层将相应的信号发送到传输媒体，信号通过传输媒体到达web服务器

服务器段：

1、物理层将信号变换为比特流，然后去掉前导码后，将其交付给数据链路层，

这实际上交付的是帧

2、数据链路层将帧的首部和尾部去掉后，将其交付给网络层，将其交付给网络层，这实际上交付的是IP数据报。

3、网络层将IP数据报的首部去掉后，将其交付给运输层，这实际上交付的是TCP报文段。

4、运输层将TCP报文段的首部去掉后，将其交付给应用层，这实际上交付的是HTTP请求报文。

应用层对HTTP请求报文进行解析，然后给主机发回HTTP响应报文，与之前的过程类似，HTTP响应报文，需要在Web服务器层层封装，然后通过物理层变成相应的信号，再通过传输媒体传输到相应的路由器，路由器转发该响应报文给主机，主机通过物理层将收到的信号转换为比特流，之后通过逐层解封，最终取出HTTP响应报文，

分层的思想举例

专业术语

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。

协议的三要素： 语法 语义 同步

协议的三要素：语法、语义、同步。

语法：定义通信双方所交换信息的格式。例如：以下是IP字段的格式。

其中的小格子称为字段或域；数字表示字段的长度；单位是位（也就是比特）。

语法就是定义了这些小格子的长度和先后顺序。

语义：定义通信双方所要完成的操作。举例：主机要访问远程的web服务器，它会构建一个HTTP的Get请求报文。然后将其发送给web服务器，web服务器收到该报文并解析，知道这是一个HTTP的Get请求报文，于是就在自身内部查找所请求的内容，并将所找到的内容封装在一个HTTP响应报文中发回给主机。 主机收到HTTP响应报文后，对其进行解析。

同步：定义通信双方的时序关系

服务

在协议的控制下，两个对等的逻辑通信使用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协议。

协议是“水平的”，服务是”垂直的“。

实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是透明的。

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，用于区分不同类型的服务。

​ 数据链路层的服务访问点为帧的”类型“字段。

​ 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段“。

​ 运输层的服务访问点为”端口号“。

服务原语： 上层对下层所提供的服务必须通过下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。

协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。

服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。

多个SDU可以合称为一个PDU；一个SDU也可以划分为几个PDU。

：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同类型的服务。

​ 数据链路层的服务访问点为帧的”类型“字段。

​ 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段“。

​ 运输层的服务访问点为”端口号“。

服务原语： 上层对下层所提供的服务必须通过下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。

协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。

[外链图片转存中…(img-INEUXMxY-1635957637820)]

服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。

多个SDU可以合称为一个PDU；一个SDU也可以划分为几个PDU。[外链图片转存中…(img-NzHrGtX7-1635957637821)]