【计算机网络(谢希仁版)】复习笔记（一）

计算机网络概述

互联网组成

互联网发展的三个阶段:
(1)从单个网络APARNET向互连网发展。
(2)建成了三级结构的互联网。
(3)逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。出现了互联网服务提供者ISP及互联网交换点IXP。互联网服务提供者ISP提供网络运营，互联网交换点IXP允许两个网络直接连接并交换分组，不需要第三个网络交换分组。

互联网体系结构委员会IAB包括两个工程部：
(1)互联网工程部IETF
(2)互联网研究部IRIF

制定互联网的正式标准要经过三个阶段:
(1)互联网草案
(2)建议标准
(3)互联网标准

组成分为两部分：
(1)边缘部分
由连接在互联网的主机组成，用户直接使用
边缘部分的主机称为端系统，两个进程的通信是指两个主机的进程进行通信，简称为“计算机之间通信”。端系统间的用心分为两种：
①客户-服务器方式(C/S）
客户是服务请求方：（1）被用户调用后运行，在通信时主动请求服务。客户程序需要知道服务器程序的地址。（2）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统
服务器是服务提供方：（1）是一种专门提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。（2）系统启动后自动调用并一直不断的运行，不需要知道客户程序的地址。（3）一般有强大的硬件和高级的操作系统支持。

②对等方式( P2P)
本质上仍是C/S方式，但是每一台主机既是客户又是服务器。

(2)核心部分
由大量网络和连接网络的路由器组成，为边缘部分提供服务。
起特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键，任务是转发收到的分组。 三种交换方式：
①电路交换:比特流连续从源点直达终点
建立连接(占用通信资源)—>通话(一直占用)—>释放连接(归还资源)
通话的全部时间，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，线路传输效率低。
②分组交换:单个分组（报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来查找转发表，转发到下一结点
采用存储转发技术。数据块称为报文，加上控制信息组成的首部后构成分组（包），分组的首部称为"包头"。主机用于信息处理，路由器用于分组交换。
将单个网络简化为一条链路，路由器则是结点。

优点	所采用的手段
高效	分组传输的 过程动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用
灵活	为每一个分组独立地选择最值和的转发路由
迅速	以分组为单位，不建立链接也能向其他主机发送分组
可靠	保证可靠的协议；分布式多路由的分组交换网，网络有序

缺点
分组在各路由器存储转发时需要排队，产生排队时延和处理时延
各分组携带的控制信息造成开销

③报文交换:报文先传送到相邻节点，全部存储下来查找转发表，转发到下一结点

计算机网络的性能指标

M的含义：
①作为存储容量单位而言，k和M分别代表2的10次方和2的20次方，也就是1024和1024²。
②作为传输速率单位而言，k和M遵从日常计量习惯，分别代表10的3次方和10的6次方，也就是1000和1000²。
（1）速率
数据的传送速率，称为数据率或比特率。单位是 bit/s(b/s,bps)

（2）带宽
①某个信号具有的频率宽度，单位为赫
②计算机网络中表示网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内某信道能通过的最高数据率，单位为bit/s

（3）吞吐量
表示在单位时间内通过某网络的实际数据量

（4）时延：总时延=发送+传播+处理+排队
①发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。与传输信道的长度或传送距离无关。
发送时延=数据帧长度/发送速率
②传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。与信号的发送速率无关，传送距离越大时延越大。
传播时延=信道长度/传播速率
③处理时延：主机或路由器收到分组时进行处理的时间。
④排队时延：分组经过路由器时排队等待的时间。

（5）时延带宽积=传播时延*带宽
以比特为单位的链路长度。

（6）往返时间RTT
发送时间=数据长度 / 发送速率
有效数据率=数据长度 / (发送时间+RTT)

（7）利用率:过高会产生高时延

①信道利用率

②网络利用率
D0表示网络空闲的时延，D表示网络当前的时延，利用率U
D=D0/(1-U)

计算机网络体系结构

体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。

两台计算机互传文件需要的工作：
(1)将数据通信的通路激活
(2)告诉网络如何识别接收数据的计算
(3)查明对方计算机是否已开机并且网络连接正常
(4)查明对方计算机的文件管理程序已做好接受文件和存储文件的准备工作

网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
①语法
②语义
③同步

国际标准化组织ISO提出开放系统互连基本参考模型OSI，共7层。将对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU。
分层的优点：
（1）各层之间独立。
（2）灵活性好。
（3）结构上可分割开。
（4）易于实现和维护
（5）能促进标准化工作。

各层的功能（可包含一种或多种）：
（1）差错控制
（2）流量控制
（3）分段和重装
（4）复用和分用
（5）连接建立和释放

五层协议的体系结构：
（1）应用层
通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义了应用进程间通信和交互的规则。应用层交互的数据单元称为报文。

（2）运输层
向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
①传输控制协议TCP，传输单位是报文
②用户数据报协议UDP，传输单位是用户数据报

（3）网络层
为分组交换网上的不同主机提供通信服务

（4）数据链路层
将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点的链路上传送帧。

（5）物理层
定义了电压，接口，电缆标准和传输距离。