文章目錄

• • 計算機網絡——組成
  • 計算機網絡——功能
  • 計算機網絡——分類
  • 計算機網絡——標準化
  • 計算機網絡——性能指標

計算機網絡——組成

計算機網絡，簡稱計網，從不同的角度來看有不同的分類方法：

按組成部分：
①硬件
主要由主機（端系統）、通信鏈路（如光纖等）、交換設備（如路由器，交換機）和通信處理機（如網卡）等組成。
②軟件
多分布于應用層。主要包括實現資源共享的軟件和方便用戶使用的軟件（如網絡操作系統，郵件收發系統，FTP系統，聊天平臺etc.）
③協議
計算機網絡的核心。規定了網絡傳輸數據時的規范，類比于憲法制約公民行為。

按工作方式：
①邊緣部分
由所有連接到Internet上、供用戶直接使用的主機組成，進行通信和資源共享（上傳音頻，視頻……）。
②核心部分
由大量的網絡和連接這些網絡的路由器組成，為邊緣部分提供連接性和交換服務。

按功能組成：
①通信子網
由各種傳輸介質、通信設備和相應的網絡協議組成（偏硬件，eg：網橋，交換機，路由器），使網絡具有數據傳輸、交換、轉發、控制和存儲的能力，向網絡用戶提供可共享硬件、軟件和信息資源，實現聯網計算機之間的數據通信。
對應OSI參考模式下三層，包括物理層、數據鏈路層、網絡層。
②資源子網
是實現資源共享功能的設備及其軟件的集合，向網絡用戶提供共享其他計算機上的硬件資源(計算機系統、終端、聯網外部設備)、軟件資源和數據資源的服務，負責全網的數據處理業務。

計算機網絡——功能

數據通信（主）
計網最基本的功能，實現數據傳輸

資源共享（主）
軟件共享，硬件共享，數據共享

分布式處理（主）
將任務分配到其他計算機系統，從而提高資源利用率

提高可靠性
各臺計算機可以通過網絡互為替代機

負載均衡
將工作任務均衡的分配給同一網絡下的各臺計算機，也就是各大公司或者機構的內網

信息綜合處理

計算機網絡——分類

按分布范圍：
①廣域網（WAN）
也叫遠程網，顧名思義是長距離通信，覆蓋范圍有幾千千米，使用交換技術
②城域網（MAN）
大多采用以太網技術，覆蓋范圍5~50km，可視為將多個局域網互聯的局域網
③局域網（LAN）
使用高速線路，覆蓋范圍較小，只有幾千米，使用廣播技術
④個人區域網（PAN）
指在個人工作區域將電子設備用無線技術連接的網絡，也稱為WPAN

注：如果CPU之間的距離極近，就不叫計算機網絡了，一般稱之為多處理器系統

按傳輸技術：
①廣播式網絡
所有的聯網計算機共享一個通信通道，當一臺計算機利用通道進行分組傳輸時，其他計算機都會收到分組信息，可以選擇通過檢查目的地址來決定是否接收。
根據上面的分類可以獲知廣播式網絡的典型網絡有局域網，除此之外還有廣域網中的無線，衛星通信網絡。
②點對點網絡
每條物理線路連接一對計算機。如果通信的兩臺主機間沒有直接連接，他們之間的分組傳輸要通過中間節點的接收、存儲和轉發，直到目的節點。廣域網基本都屬于點對點網絡。

廣播式網絡 與 點對點網絡的區別：

是否采用分組存儲轉發與路由選擇機制

按拓撲結構
網絡拓撲結構是指 網中節點（路由器，主機等）和通信線路（網線）之間的幾何關系表示的網絡結構，主要是指通信子網的拓撲結構：
①總線形網絡

用一根傳輸線將計算機連接起來，多用于局域網

優點：建網容易；增刪節點方便；節省線路
缺點：重負載時通信效率低，一個壞全都壞

②星形網絡

每個終端都以單獨的線路與中央設備（路由器或交換機）相連。

優點：便于集中控制管理
缺點：成本高，中心節點出問題全部癱瘓

③環形網絡

所有計算機接口設備連成環，可以是單環、雙環，環中信號單向傳輸。
典型用例就是令牌環局域網
④網狀形網絡

一般每個節點都至少有兩條路徑與其他節點相連多用，分為規則型 和 非規則型，多用于廣域網。

優點：可靠性高
缺點：控制復雜，線路成本高

按使用者
①公用網
②專用網（某企業或部門為滿足企業內部特殊業務建造的網絡，只對內部人員提供使用）

按交換技術
技術交換是指各臺主機之間、各通信設備之間或主機與通信設備之間為交換信息所采用的數據格式和交換裝置的方式。（個人感覺最難的一種(ノへ￣、)）
①電路交換網絡
在源節點 和 目的節點間建立一條專用通路用于數據傳輸（包括：建立連接、傳輸數據、斷開連接）

特點：整個報文的比特流連續的從源點直達終點
優點：數據直線傳輸，時延小
缺點：線路利用率，線路容量低，不易進行差錯控制

②報文交換網絡（存儲-轉發 網絡）
用戶數據加上源地址、目的地址、校驗碼等信息，然后封裝成報文。整個報文傳送到相鄰節點，全部存儲后轉發給下一節點。重復上述步驟直到到達目標節點。
每個報文可以單獨選擇到達目的節點的路徑。

特點：整個報文先傳送到相鄰節點，全部存儲后查找轉發表，轉發到下一節點。
優點：可以較充分地利用線路容量，實現不同鏈路之間不同數據率的轉換，可以實現格式轉換，可以實現一對多、多對一的訪問，可以實現差錯控制。
缺點：增大開銷，增加緩沖時延，增加額外的控制機制來保證多個報文的順序不亂序，緩沖區難以管理。

③分組交換電路（包交換網絡）
當前的主流網絡都可視為分組交換電路
將數據分為較短的固定字長的數據塊，在每個數據塊中加上目的地址、源地址等輔助信息組成分組（包），以存儲-轉發方式傳輸。

特點：單個分組傳送到相鄰節點，存儲后查找轉發表，轉發到下一節點。
優點：具備報文交換網絡的優點，緩沖易于管理，包的平時時延更小，網絡占用平均緩沖區更少，易于標準化，適合應用

按傳輸介質
①有線
可分為：雙絞線網絡，同軸電纜網絡
②無線
可分為：藍牙，無線電

計算機網絡——標準化

因特網所有標準都以RFC的形式發布，RFC要上升到因特網正式標準需要經過4個階段。
1）因特網草案（該階段還不是RFC文檔）
2）建議標準（該階段變為RFC文檔）
3）草案標準
4）因特網標準

計算機網絡——性能指標

帶寬（b/s）
通常我們說的帶寬是表示通信線路允許通過的信號頻帶范圍，在計網中表示網絡的通信線路所能傳送數據的能力，是數字信道所能傳送的“最高數據率”。

時延
指數據（一個報文或分組）從網絡（或鏈路）的一端傳送到另一端所需要的時間，由四部分構成：
①發送時延
節點將分組的所有比特推向傳輸鏈路所需的時間，即從發送分組的第一個比特算起，到該分組的最后一個比特發送完畢所需的時間，因此也稱為傳輸時延。
計算公式：
發送時延 = 分組長度 / 信道寬度
②傳播時延
一個比特從鏈路一端傳播到另一端所需的時間。
計算公式：
傳播時延 = 信道長度 / 電磁波在信道上的傳播速率
③處理時延
數據在交換節點為存儲轉發而進行一些必要處理所花的時間。
④排隊時延
分組在進入路由器后要先在輸入隊列中排隊等待處理。路由器確定轉發端口后，還要在輸出隊列中排隊等待轉發，于是就產生了排隊時延。

總時延 = 發送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延（其中處理時延和排隊時延，除非題目有說明，其他情況都可以忽略不計）

注：對于高速鏈路，不是說比特在鏈路中的速度提升，只是提高了數據發送速率，從而減少了數據發送時延

時延帶寬積
發送端發送的第一個比特即將到達終點時，發送端發送的比特數，因此又稱鏈路長度（bit）
計算公式：
延帶寬積 = 傳播時延 × 信道帶寬

往返時延
從發送端發送數據開始，到發送端收到來自接收端的確認（接收端收到數據后立即發送確認），總共經歷的時延。

吞吐量
單位時間內通過某個網絡（或信號、接口）的數據量，受網絡帶寬或網絡額定速率的限制。

速率（b/s）
網絡中的速率是指連接到計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率，也叫比特率，數據率。通常把最高速率稱為帶寬。

信道利用率
指出某一信道有百分之多少的時間有數據通過。
計算公式：
信道利用率 = 有數據通過時間 / （有+無）數據通過時間

總結

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