网络通信基础-优快云博客

基础概念：

比特是网络通信技术中的最小数据单位。（bit 位）
字节是计算机内部存储文件的最小数据单位。（Byte字节）

、

注意：B/s 的含义是字节/每秒，b/s 的含义是比特/每秒。

1KB = 1024 Byte 1Kb = 1024 bit

1MB = 1024 KByte 1Mb = 1024 Kbit

1GB = 1024 MByte 1Gb = 1024 Mbit

带宽
- 带宽是通信信道频率上界与下界之间的差值（30Hz~50Hz）。
- 带宽在传统的模拟信号传输的通信工程中，常以赫兹（Hz）为单位计量。
- 在数字信号传输的计算机网络中，使用每秒传输多少位（比特）作为带宽
- - 数据传输中，数据是串行传输的，即一个比特接一个比特地传输。
  - 数据传输速率的单位是比特/每秒(b/s或bps) bitsperSecond
    的计量单位，即数字信道所能传送的“最高数据传输率”。
- Kb/s 千比每秒（103 b/s） Mb/s 兆比每秒（106 b/s）
  
  Gb/s 吉比每秒（109 b/s） Tb/s 太比每秒（1012 b/s）
  
  注意：K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240

什么是互联网 Internet？

- Internet的基本硬件hardware 与软件software 组成。
- Internet可被看做为一个网络基础设施，
  
  对其上运行的应用系统提供两种通讯服务。
  可靠的面向连接服务
  
  connection-oriented reliable service
  
  提供从发送终端到接收终端，按数据顺序、确保数据完整性传输的服务。
  
  不可靠的无连接服务
  
  connectionless unreliable service
  
  提供从发送终端到接收终端，不确保数据顺序、以及数据完整性的传输服务。

分布式应用系统
- 提供无连接、面向连接两种通讯服务，一个应用系统可以使用其中一种服务。

什么是网络协议？

- 网络协议（ protocols / 软件）定义了：

在两个或两个以上通讯实体之间交换数据包的格式与规则；

以及在发送、接收数据包时采取的行动。

- 网络中所有的终端系统、包交换设备、及其他网络组成部分都必须遵循网络协议来控制数据发送与接收。一台计算机只有遵守网络协议，才能在网络上与其他计算机正常通信。不同的网络协议用来完成不同的传输任务，有些简单，有些复杂。

网络边缘

- 应用程序运行模式

1、客户机/服务器模式 C/S

客户机：主机+应用程序软件（客户端）

主动提出通信连接请求，

客户机之间不直接通信。

服务器：主机+应用程序软件 ( 服务器端 )

被动响应通信连接请求，

具有固定的，公开的地址。

2、点对对模式P2P Peer to Peer

对等互联网络技术

客户机同时兼做服务器。

几乎没有专用在线的服务器。

使用网络连接服务的应用
- 使用TCP，面向连接可靠传输服务的网络应用系统
- 使用UDP，无连接不可靠传输服务的网络应用系统

网络核心

网络核心的两种构建方式

电路交换：Circuit Switching

为每一次通信设置专门的线路。在通信两终端之间，通讯路径上的所有网络资源（通讯链路等）在一次通信中完全被独占。

两终端之间的资源被“通信”占用

资源独占：不能共享，浪费！

确保高性能数据传输，延迟少！
数据传输前需要 “呼叫” 设置。

电路交换的三个过程：

1. 建立连接

2. 数据传输

3. 释放连接

相对Internet分组交换来说电路交换

浪费资源（带宽 bandwidth）。

多路复用

多路复用：允许通过一条数据链路同时传输多路信号的技术。

为了高效合理地利用资源，通常采用多路复用技术，使多路信号共享

同一条线路进行传输，即利用一条物理链路同时传输多路信号。

FDM 频分多路复用（Frequency-Division Multiplexing）

TDM 时分多路复用（Time-Division Multiplexing）

分组交换：Packet Switching

数据被划分成一个个的“数据块”在网络中进行传输，数据传输的过程中通讯路径的资源不被独占。

多路复用的方法

模拟信号下：

- - - 频分复用FDM （Frequency Division Multiplexing）
    - 按频率划分出不同的信道，
    - 应用：电话、无线广播 AM或FM，有线电视 CATV。
    - 波分复用WDM（Wave Division Multiplexing）
    - 按波长划分出不同的信道，
    - 应用：用于光纤传输（类似频分，传输模拟信号）

数字信号下：

- - - 时分复用TDM （Time Division Multiplexing）
    - 按时间划分出不同的信道，
    - 应用：在通信网络中应用极为广泛
    - 码分复用CDM （Code Division Multiplexing）
    - 按地址码划分出不同的信道，
    - 应用：移动，CDMA，非常有发展前途

多路复用技术：FDM频分多路复用

FDM 是用来组合模拟信号的多路复用技术。

把整个链路带宽（Hz）划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道，给每个用户分配一个频率通道进行数据传输。

频率通道之间留有防护频带，以保证各个信道上的信号不相互干扰。

多路复用技术：WDM 波分多路复用
- WDM: 是合并多个光信号的多路复用技术。
- - 波分复用原理（光的频分复用）
- 整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行数据传输。（用于高速传输的光缆）
  多路复用技术：TDM 时分多路复用
  TDM：是合并数字信号的多路复用技术。
  
  时分多路复用是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同时间内传送；
  
  即将整个传输时间分为许多时间分隔（Slot time，又称为时隙），每个时间片被一路信号占用。
  
  通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分，来实现多路复用的。
  TDM 时分多路复用，线路上的每一短暂时刻只有一路信号存在，
  
  而频分多路复用是同时传送若干路不同频率的信号。
- 多路复用技术：CDM 码分多路复用
  码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)
  - 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
  - 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

2、分组交换（即包交换 Packet Switching ）

每个发送端的数据流被分割为若干定长的数据分组packet（数据包）；

数据包从发送到接收，要通过若干条通信链路与包交换设备；

数据包一次移动一跳（即经过一个包交换设备）；

每个包交换设备，接收到完整的数据包后再转发该数据包；

某一时刻，每个数据包占用所有链路带宽。

分组交换采用存储与转发 Store-and-Forward Transmission

的传输方式

存储转发传输，必须等待完整的数据包接收到以后才可转发。

产生存储转发延迟。

每个包交换设备有许多连接，每个连接提供输出缓冲，存储等待发送出去的数据包。如果新的数据包到达，包交换设备忙着发送别的包，就要排队（排队延迟），如果队满了，就产生数据包丢失。
分组交换网分: 数据报网络（无连接的交换）
虚电路网络（面向连接的交换）
- 数据报网络 Datagram Network 是按照接收数据的目的主机地址（IP地址）来传送数据报的。
- - 每个数据报的头部信息中载有目的地址，确定下一跳
  - 在通信过程中，路径可能会改变
  - 路由器不为每一连接保持连通的状态信息
    Internet是一个数据报网络!
    
    因为路由器是按目的主机的IP地址传送数据报的。