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計算機網絡的概念
計算機網絡是 互連的、自治的 計算機系統的集合。
互連：互聯互通 自治：無主從關系
計算機網絡是一個將分散的、具有獨立功能的計算機系統，通過通信設備和線路連接起來，由功能完善的軟件實現資源共享和信息傳遞的系統。
計算機網絡的功能
1、數據通信 2、資源共享（硬件、軟件、數據） 3、分布式處理 4、提高可靠性（容錯性） 5、負載均衡
計算機網絡的組成
1、組成部分：硬件、軟件、協議
2、工作方式：
邊緣部分（用戶直接使用）----- C/S方式、P2P方式 ----- 用戶直接使用的主機組成
核心部分（為邊緣部分服務）----- 大量網絡和連接這些網絡的路由器組成
3、功能組成
通信子網：實現數據通信
資源子網：實現資源共享
| 資源子網 （實現資源共享功能的設備和軟件的集合） | 應用層 | |
| 表示層 | ||
| 會話層 | ||
| 傳輸層 | ||
| 通信子網 （各種傳輸介質、通信設備、相應的網絡協議組成） | 網絡層 | 路由器 |
| 數據鏈路層 | 交換機、網橋 | |
| 物理層 | 集線器、中繼器 |
計算機網絡的分類
1、按分布范圍分：廣域網WAN（交換技術）、城域網MAN、局域網LAN（廣播技術）、個人區域網PAN
2、按使用者分：
公用網（指電信公司出資建造的大型網絡，按規定繳納費用即可用）
專用網（指某個部門為滿足本單位特殊業務的需要而建造的網絡）
3、按交換技術分：電路交換、報文交換、分組交換
4、按拓撲結構分：總線型、星型、環型、網狀型（常用于廣域網）
5、按傳輸技術分：
廣播式網絡：共享公共通信信道
點對點網絡：使用分組存儲轉發和路由選擇機制
標準化工作
法定標準：由權威機構指定的正式的、合法的標準 OSI
事實標準：某些公司的產品在競爭中占據了主流，時間長了，這些產品中的協議和技術就成了標準 TCP/IP
RFC（Request For Comments） —— 因特網標準的形式
性能指標
速率：連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率。
? 也稱數據率或數據傳輸率或比特率.
? 單位是b/s（bit/s、bps），kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s
速率 存儲容量 1Byte = 8bit
千 1kb/s = 10^3 b/s 1KB = 2^10B = 1024B = 1024 * 8b
兆 1Mb/s = 10^3 kb/s = 10^6 b/s 1MB = 2^10KB = 1024KB
吉 1Gb/s = 10^3 Mb/s = 10^6 kb/s = 10^9 b/s 1GB = 2^10MB = 1024MB
太 1Tb/s = 10^3Gb/s = 10^6 Mb/s = 10^9 kb/s = 10^12 b/s 1TB = 2^10GB = 1024GB
帶寬：在計算機網絡中，表示數字信道所能傳送的"最高數據傳輸速率"，單位是比特每秒。
? 原本指某個信號具有的頻帶寬度，即最高頻率與最低頻率之差，單位是赫茲（Hz）。
吞吐量：單位時間內，通過某個網絡（或信道、接口）的數據量。實際的數據傳輸率
? 吞吐量受網絡帶寬或網絡額定速率的限制。
時延：指數據（報文/分組/比特流）從網絡（鏈路）的一端傳送到另一端所需要的時間。單位是s。
1、發送時延（傳輸時延）：結點將分組的所有比特傳輸到鏈路上所需的時間。
? 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。
? 計算公式為 ：發送時延 = 分組長度/信道帶寬
2、傳播時延：電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間
? 即一個比特從鏈路的一段傳播到另一端所需的時間。
? 計算公式為：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：數據在交換結點為存儲轉發而進行的一些必要的處理所花費的時間。
? 例如，分析分組的首部、從分組中提取數據部分、進行差錯檢驗或查找適當的路由等
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，產生排隊時延。
時延帶寬積：指發送端發送的第一個比特即將到達終點時，發送端已經發出了多少個比特
? 又稱以比特位單位的鏈路長度，即時延帶寬積 = 傳播時延 x 信道帶寬
往返時延（Round-Trip Time，RTT）：指發送端發送數據開始，到發送端收到來自接受端的確認，總共經歷的時延。
? RTT包括 2*傳播時延 + 末端處理時延
信道利用率：指出某一信道有百分之多少的時間是有數據通過的。
? 信道利用率 = 有數據通過的時間/（有+無）數據通過實踐
分層結構
計算機網絡的各層及其協議的集合稱為網絡的體系結構。
分層的基本原則
1、各層之間相互獨立，每層只實現一種相對獨立的功能。
2、每層之間界面自然清晰，易于理解，相互交流盡可能少。
3、結構上可分割開。每層都采用最合適的技術來實現。
4、保持下層對上層的獨立性，上層單向使用下層提供的服務。
5、整個分層結構應該能促進標準化工作。
1、實體：第n層中的活動元素稱為n層實體。同一層的實體叫對等實體。
2、協議：為進行網絡中的對等實體數據交換而建立的規則、標準或約定。【水平】
3、接口（服務訪問點 SAP）：上層使用下層服務的入口。
4、服務：下層為相鄰上層提供的功能調用。【垂直】
在計算機網絡體系結構的各個層次中，每個報文都分為兩部分：
一是數據部分，即SDU；二是控制信息部分，即PCI，它們共同組成PDU。
-
服務數據單元（SDU）：為完成用戶所要求的功能而應傳送的數據。第n層 ----- n-SDU。
-
協議控制信息（PCI）：控制協議操作的信息。第n層 ----- n-PCI。
-
協議數據單元（PDU）：對等層次之間傳送的數據單位稱為該層的PDU。第n層 ----- n-PDU。
第n層在向n+1層提供服務時，此服務不僅包含第n層本身的功能，還包含下層服務提供的功能。
僅僅在相鄰層間有接口，且所提供服務的具體實現細節對上一層完全屏蔽。
OSI參考模型
開放系統互連參考模型，目的是支持異構網絡系統的互聯互通。
上面四層是端到端，下面三層是點到點。
- 應用層：所有能和用戶交互產生網絡流量的程序，是用戶與網絡的界面。
- 典型的應用層服務：文件傳輸（FTP）、電子郵件（SMTP）、萬維網（HTTP）
- 表示層：處理在兩個通信系統中交換信息的表示方式（語法和語義）。
- 數據格式變換、數據加密解密、數據壓縮和恢復
- 會話層：向表示層實體/用戶進程提供建立連接并在連接上有序地傳輸數據，這是會話，也是建立同步（SYN）。
- 建立、管理、終止會話
- 使用校驗點可使會話在通信失效時從校驗點/同步點繼續恢復通信，實現數據同步。
- 傳輸層：負責主機中兩個進程的通信，即端到端的通信。傳輸單位是報文段或用戶數據報。
- 可靠傳輸、不可靠傳輸
- 差錯控制
- 流量控制
- 復用分用
- 網絡層：把分組從源端傳到目的端，為分組交換網上的不同主機提供通信服務。網絡層傳輸單位是數據報。
- 路由選擇
- 流量控制
- 差錯控制
- 擁塞控制
- 數據鏈路層：把網絡層傳下來的數據報組裝成幀。
- 成幀
- 差錯控制（幀錯/位錯）
- 流量控制
- 訪問控制 ----- 控制對信道的訪問
- 物理層：在物理媒體上實現比特流的透明傳輸。
- 透明傳輸：不管所傳數據是什么樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送。
- 定義接口特性
- 定義傳輸模式 ----- 單工、半雙工、雙工
- 定義傳輸速率
- 比特同步、比特編碼
TCP/IP參考模型
TCP/IP VS OSI
1、OSI定義三點：服務、接口、協議
2、OSI先出現，參考模型先于協議發明，不偏向特定協議
3、TCP/IP設計之初就考慮到異構網互聯問題，將IP作為重要層次
五層參考模型
應用層：支持各種網絡應用 ----- FTP、SMTP、HTTP
傳輸層：進程-進程的數據傳輸 ----- TCP、UDP
網絡層：源主機到目的主機的數據分組路由與轉發 ----- IP、ICMP、OSPF
數據鏈路層：把網絡層傳下來的數據報組裝成幀 ----- Ethernet、PPP
物理層：比特傳輸
總結
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