《计算机网络 自顶向下方法》学习整理

计算机网络

1、计算机网络

(1)英特网

  • 英特网:英特网是世界范围内的计算机网络,互联了全世界数亿计计算机网络设备的网络。

  • 协议:在网络中,一个协议定义了两个或多个通信实体之间的交换报文的格式和次序,以及报文发送和接收一条报文或其他事件所采取的动作。

    英特网广泛使用了协议,不同的协议用于完成不同的通信任务

(2)网络边缘

  • 端系统:端系统也称为主机,容纳(运行)应用程序,端系统(主机)再划分为客户端(Client)和服务器(Service)
    • 客户端(Client):即用户端,为客户提供本地服务的程序,用来收集用户请求信息,并发送到服务器,等待服务器处理完成之后返回结果。
    • 服务器(Service):用来接收和处理请求,服务器是一个数据中心,接收客户端发送的请求,对数据进行处理并返回处理结果给客户端
  • 接入网:将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。
    • 边缘路由器:终端到任何其他远程端系统路径上的第一台路由器。

(3)网络核心

  • 网络核心:由互联因特网端系统的分组交换机和链路构成的网状网络

  • 分组交换:在通信过程中,双方以分组为单位,使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式,被称为分组交换。

    • 分组:再端系统和目的端系统之间发送的报文(数据),将报文(数据)划分成多个更小的等长数据段,在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部,每个带有首部的数据段就构成了一个分组。

    分组首部指明了该分组发送的地址,当交换机收到分组之后,将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地,这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。

    分组交换的本质即存储转发

    • 存储转发:以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来,先检查数据包是否正确,并过滤掉冲突包错误。确定包正确后,取出目的地址,通过查找表找到想要发送的输出端口地址,然后将该包发送出去。缺点是延时大。
    • 排队时延:如过交换到达的分组需要传输到某一条链路,但发现该链路正在忙于传输其他分组,则该到达的分组必须再缓存中等待。
    • 分组丢失:因为缓存空间大小是有限的,一个到达的分组可能发现该缓存已经被其他等待的分组完全充满了,在此情况下,将出现分组丢失。

(4)时延、丢包、吞吐量

  • 时延:分组在一台主机,经过一系列路由器传输,在另一台主机(目的地)中结束他的历程。在这过程中(从一个节点,延该条路径到后继节点)沿途中的每个节点经受了不同类型的时延。

    • 处理时延

      检查分组首部,决定改分组导向何处所需要的时间是处理时延的一部分,还包括如检测比特级别的差错所需要的时间等。

    • 排队时延

      分组在链路上等待传输时,等待的时间即排队时延,取决于先期到达正在等在的分组数量。

    • 传输时延

      假定分组以先到先服务方式传输,当所有已经到达的分组被传输后才能传输刚到达的分组。(公式L/R:L表示分组长度,R表示传输速率)

    • 传播时延

      一旦一个比特被被推向链路,该比特需要向路由器B传播,从该链路起点到路由器B传输所需要的时间。

  • 丢包:

    当排队等待的容量接近当前容量极限时,到达的分组发现一个满的队列,由于没有地方储存这个分组,路由器会丢弃该分组,该分组则会丢失。分组丢失的份额是随着流量强度增加而增加的。

  • 吞吐量:例如主机A向主机B跨越计算机网络传输一个大文件。

    • 瞬间吞吐量:主机B接收到文件的速率。
    • 平均吞吐量:主机B接收到F比特时用到的时间T的比值:F/T

(5)协议层次

  1. 因特网协议栈

    为了给网络协议的设计提供一个机构,网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件,每个协议属于这些层次之一。关注某层向他的上一层提供的服务,则为该层的服务模型。

    各层的所有协议被称为协议栈,因特网的协议栈有五个层次组成:物理层、链路层、网络层、运输层、应用层。

在这里插入图片描述

  • 应用层

    网络应用程序及他们的应用层协议存留的地方,包含协议有例如HTTP、SMTP、FTP等,应用层协议分布在多个端系统上,一个端系统中的应用程序使用协议与另一个端系统中的应用程序交换信息的分组,一般将应用层的信息分组成为报文

  • 运输层

    运输层在应用程序端点之间传送应用层报文。常见的运输层协议有TCP / UDP,利用其中的一个都能运输应用层报文。

    TCP向他的应用程序提供了面向连接的服务,这种服务包括了应用层保温向目的地确保传递和流量控制,因此当网络拥塞时,源抑制其传输速率。

    UDP协议向他的应用程序提供无连接服务,这是一种不提供不必要服务的服务,没有可靠性,没有流量控制,也没有拥塞控制。一般将运输层分组成为报文段

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