快速理解计算机网络基础

2017/9/2  距离演艺开学还有一周，开始重温计算机网络，并理出自己的逻辑理解。

《计算机网络》

1. 什么是计算机网络？  

 计算机网络=通信技术+计算机技术。

计算机网络就是互联的、自治的计算机集合。当主机数量大、距离远的时候，我们通过交换网络互联主机，其交换节点一般是路由器routers或交换器switchers。

2.什么是Internet？

从组成细节上来看，Internet就是通过ISP将各小互联网互联在一起的全球最大的互联网（数以百万计的计算设备通过通信链路和路由设备互联在一起）；另外，从服务角度来看，Internet给我们的网络应用提供了API应用编程接口，使得我们的数据可以通过互联网进行发送和接受。

3.网络协议 network protocal 

对于计算机网络非常重要。硬件（主机/路由器/通信链路等）是计算机网络的基础；而网络协议是数据交换过程中事先约定好必须遵从的规则。e.g  TCP   IP    HTTP     802.11

协议的三要素：语法、语义、时序

4.计算机网络结构

网络边缘：主机（端系统）、网络应用（如Web、email）；客户/服务器应用模型（如Web应用，FTP）；对等模型P2P（无专用服务器，通信在对等实体之间进行，如QQ、Skype）

物理介质：有限或无线通信链路。接入网络分为 家庭住宅接入网络、机构接入网络（企业/学校）、移动接入网络。用户最关心的是 1.带宽bandwidth（bps）2.接入方式是独占/共享？

接入网络有电缆网络cable modern 频分多路复用：在不同的频带（载波）上传播不同的频道，上行一般比下行快得多，上行适用于下载，下行是用于上传。

现在典型的家庭接入网络如下图

机构（企业）接入网络：目前，端系统直接联系以太网交换机，以太网再连接机构路由器。带宽在10Mbps/100Mbps/1Gbps/10Gbps。

无线接入网：通过共享无线接入网络链接端系统与路由器。无线局域网LANs同一栋建筑内11Mbps-54Mbps；广域无线接入，通过电信运营商，覆盖范围在几十公里，如4G，3G网络，带宽1Mbps/10Mbps/100Mbps。

核心网络：互联的路由器（分发器）  网络核心的关键功能：路由+转发（按照一个本地转发表来运行路由算法，再进行转发），网络核心解决的基本问题就是 数据交换！

5.Internet的结构

一级商业ISPs（Internet Servies Providers）提供了国家或国际范围内的覆盖（如网通/电信/AT&T），还有一些大型的内容提供商（content provider network，如Google），通过IXP互联并连接区域ISP。最后连接到access ISP。

6.数据交换

如何动态分配传输资源？

电路交换：最具代表性的就是电话网络，具有资源独占性。电路交换网络如何共享中继线？“多路复用技术” multiplexing 将通信资源（带宽）划分为“资源片”，分配给每路通信calls，每路呼叫独占分配到的资源片，也有可能出现闲置。  典型：频分多路复用FDM，时分多路复用TDM，波分多路复用WDM，码分多路复用CDM

报文交换：以整个报文为整体单位进行存储—转发。

分组交换：分组交换需要报文的拆分与重装，分组=头+数据，统计分组电路实现共享。但分组交换不仅用时少，交换节点所需内存小，可以允许更多的用户同时使用网络资源。

7.速率即数据率（data rate）数据传输的速度 / 比特率（bit rate）

8.带宽（bandwith）在通信中指信号具有的频带宽度，最高频率与最低频率只差，单位Hz；但在网络中的带宽是指在信道中所能传达的最高数据率（bps）。 

9.延迟

分组延迟的四种

dproc：处理延迟（通常很小

dqueue：排队延迟（很不确定）

dtrans：传输延迟（L:分组长度bits，R:链路带宽，dtrans=L/R）

dprop：传播延迟（S:物理链路长度，s:信号传播速度2.0*10^8m/s）

时延带宽积 = 传播时延dprop x 带宽bps   （  以比特为单位的链路长度  ）

10. 丢包

丢包率 = 丢包总数/发送的包的总数

吞吐量 ： 在发送端与接收端之间的传输数据速率bps

即使吞吐量（给定时刻的速率）               平均吞吐量（一段时间的速率）

取决于端到端的瓶颈链路  min（Rs，Rc，1/10R）

11.计算机网络体系结构network architecture——分层结构

分层网络体系结构基本概念

协议是在两个对等实体间进行通信的规则集合，是“水平的”；服务是由下层实体向上层提供的，是“垂直的”。下层协议的实现对上层的服务用户是透明的。相同层之间通过接口进行交互，通过服务访问点SAP（Service Access Point）,交换原语，指定请求的特殊服务。

OSI参考模型 —— 支持异构网络系统的互联互通（国际标准）

上四层是端到端的end-to-end，每一层一层都会进行数据封装。目的是增加控制信息PDU，这些控制信息包括标识接收端/发送端的地址、差错检测编码、协议控制。