计算机网络原理笔记 第一章 概述

韩立刚老师教学视频笔记
图片源自韩立刚老师的教学视频以及谢希仁PPT，侵删

第一章（概述）

局域网

覆盖范围小，自己单位维护，带宽固定（由硬件决定） 100米 带宽小
多台计算机连接到接入层交换机 多台接入层交换机连接到汇聚层交换机
每一层都是一个星型结构

接入层交换机：接入口多
汇聚层交换机：连接各个接入层交换机，端口带宽高

广域网

距离远 花钱买服务 花钱租带宽

ISP（Internet Server Provider）网络服务提供商
自己的机房 对网民提供Internet服务
运营的网站放在运营商服务器机房
运营商直之间只有一条线路连接，所以这条线路会成为通信速率瓶颈，也是为什么我们跨运营商访问网站比较慢的原因

物理地址的作用：数据传输时记录当前物理地址和下次的传输物理地址
IP地址的作用：记录当前IP地址和目标IP地址

OSI参考模型

应用层 能产生流量的程序
表示层 加密 压缩等处理 传输格式（二进制 ASCII码）乱码是表示层问题（开发者处理）
会话层 可以查木马 netstat -n查看链接状态 netstat -nb 查看连接由谁创建
传输层 可靠传输 流量控制 不可靠传输
网络层 选择最佳路径 规划IP地址
数据链路层 标记帧的开始和结束 透明传输 差错校验 交换机速度
物理层 网络设备接口标准 电器（气？）标准 如何在物理链路进行更快的传输（电压 接口数量 接口类型 通信介质：光纤 网线 双绞线）

分层的好处：7层相互独立，某一层变化不会影响其他层（相当于软件开发的耦合性小的意思）
比如在应用程序写入服务器的IP地址是不符合分层的思想的，万一服务器的IP地址修改 应用程序就挂了（IP地址是网络层的内容，应用程序属于应用层）
各层关系：低层向高层提供服务

OSI架构图

各层间的数据传输

数据封装

下图来自谢希仁第五版的PPT，侵删（途中的五层架构，就是OSI架构图右侧的五层架构）

网络排错

从底层向上排除
1.物理层故障：网络连接状态 查看发送和接收数据包
2.数据链路层故障：MAC地址冲突 ADSL欠费 网速无法协商 计算机连接到错误的VLAN
3.网络层故障：配置了错误的IP 子网掩码 网关，路由器没有配置可达目标的路由
4.应用层故障：（上四层都在这里说）应用程序配置错误（如如浏览器配置了错误的代理）

OSI网络参考模型和网络安全的例子

1.物理层安全 一栋大厦是保险公司的，建造时布好网线，使用时10层租给了其他公司，其他公司通过原先布好的网线就可以访问保险公司网络。（别人应该无法私自连接到你的网络，租售10层时 应将网线断开服务器，或配置将网络断开）
2.数据链路层安全 上网时 ADSL 上网账号密码 VLAN划分 交换机绑定固定MAC地址
3.网络层安全 路由器上使用ACL控制数据包流量（指定IP才传输） 防火墙设置
4.应用层安全 开发的应用程序没有漏洞（比如没有SQL注入漏洞等等）

计算机网络性能指标

1.速率
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率（data rate，bit rate）单位为b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s
这就是我们常说的“我家装的100M的带宽”，不过，有些网站测速显示的速率是按字节来表示的，即需要拿100M/8得到网站显示数据
还有交换机的带宽为100M，100M其实是100Mb/s
2.带宽
数据通信中，数字信道所能传输的最高速率，单位为b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s
注意，这也是一个速率，只不过是最大速率，和上面的理解几乎一样，多数情况受硬件限制
3.吞吐量
单位时间内通过某个网络数据量（有可能是几条数据链路流量和）
4.时延
也就是我们平时玩游戏说的延时
时延包括 发送时延 传播时延 处理时延 排队时延
发送时延 = 数据块长度（bit）/信道带宽（bit/s）=N s
加带宽是减少发送时延 传播速度由介质介质决定，介质固定，传播速度固定
带宽可以无限增加吗？
不可以：数据块长度固定，增加带宽意味着发送时间变短，同时数据块在信道中的长度也变短了（波形长度 = 发送时间 * 传播速度），之前说过传播速度由介质决定，一般固定，那么发送时间越短，波形越短，短到一定程度，接收方就无法识别高低电平了
铜线和光纤的对比：
铜线的传播速率其实和光纤的速率接近，那为什么使用光纤呢？因为光纤支持更高的发送速率，光纤使用光信号，即使数据很短，也能解析出高低电平。而铜线使用电信号，波形太短，无法识别高低电平。
5.时延带宽积=传播时延*带宽
6.往返时间（RTT Round-Trip Time）
ping出的时间就是往返时间 >2000ms请求超时
7.利用率

最形象的例子是汽车和公路。以汽车类比数据块，以高速公路类比网络光纤。当汽车较少时，利用率较低，但汽车开的很快，延时较低。如果遇到节假日，高速公路塞满了汽车，公路利用率高了，同时延时也高了，因为车已经开不快了，堵车啊。。。