网络层次划分以及体系结构

计算机网络的性能指标

• 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

  该兆的单位大小和数据量中的单位大小不同

  假设速率为6Mbs，则一段6Kbs的数据块，传送到达事件为1ms

• 带宽：网络的通信线路所能传送数据的能力（最高数据率）

  相当于理想中的最大速率，带宽通常是由网络提供商设定的，而速率会受到网络状况（如延迟、丢包率、网络拥塞等）、设备性能、协议开销等多种因素的影响。

• 吞吐量：单位时间内某个网络（或信道，接口）的数据量

  经常用于对现实世界中网络的测量，以便知道实际上能有多少数据量能通过网络

• 时延：在数据进行传播的过程中，在发送，传播，转发，和接收都会耗费一定的时间，如网络时延，发送时延，传播时延，处理时延

在处理时延忽略不计的情况下， 无法确定发送时延还是传播时延消耗的时间更长

• 时延带宽积：传播时延*带宽

• 往返时间：双向交互一次的时间 – 互联网中有时候交互一次的时间也极为重要

• 利用率：分为信道利用率和网络利用率

• 丢包率：分组丢失率，如接口丢包率，结点丢包率，链路丢包率，路径丢包率，网络丢包率

计算机网络体系结构

常见的计算机网络体系结构

OSI体系结构

• 应用层

• 表示层

• 会话层

• 运输层

• 网络层

• 数据链路层

• 物理层

  脱离实际经验，传输效率低，制作周期大，没有抢占到有效市场

TCP/IP体系结构

• 应用层

• 运输层

• 网际层

• 网络接口层

  实际的国际标准

原理体系结构

• 应用层

• 运输层

• 网络层

• 数据链路层

• 物理层

  将网络接口层分为数据链路层和物理层，方便进行计算机网络原理的讲解

网络接口层可以有多种类型，比如无线局域网WiFi接口，有线的以太网接口等等

分层的必要性

以原理体系结构为例子

物理层

采用怎样的传输介质，采用怎样的物理接口，使用怎样的信号标识比特0和1

数据链路层

如何标识网络中的主机（主机编址问题，如MAC地址），如何从信号所表示的一连串比特中区分出地址和数据，以太网交换机如何存储转发数据

网络层

如何标识各网络以及网络中的各主机（网络和主机共同编织的问题，例如IP地址），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，出现传输错误时，如何处理

应用层

通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用

分层思想举例

专用术语

• 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件

• 对等实体：收发双方相同层次的实体

• 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合

  • 语法：定义所交换信息的格式

  • 语义：定义收发双方要完成的操作

  • 同步：定义收发双方的时序关系

• 服务：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
  • 服务是垂直的，协议是水平的
  • 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具体的协议

• 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，用于区分不同的服务类型

• 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

• 协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包

• 服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元