计算机网络（谢希仁）— 第一章-计算机网络概述【二】

上篇文章计算机网络（谢希仁）— 第一章-计算机网络概述【一】

一、对于几种不同类别的网络

（一）、按拓扑结构：

1. 总线型拓扑结构：

总线型拓扑结构中的所有连网设备共用一条物理传输线路，所有的数据发往同一条线路,并能够由连接在线路上的所有设备感知。

优点：结构简单，易于扩展可靠性高。
缺点：安全性差，不便于集中控制。

2. 星型拓扑结构

星型拓扑结构是以一台中心处理机(通信设备)为主而构成的网络,其他连网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理连接，所有的数据通信必须经过中心处理机。

优点：结构简单，便于管理。
缺点：线路利用率低，中心处理机负载重，中心节点一旦故障将导致全网瘫痪。

3. 环型拓扑结构

环型拓扑结构中的连网设备通过转发器接入网络,每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统绘图仪。

优点：实时性好，传输控制机制比较简单。
缺点：某个节点故障将导致整个网络瘫痪。

4. 树型拓扑结构

有分支的总线结构：
优点：易于扩展，有一定的冗错能力
缺点：对根节点依赖性太大，若根节点故障，则全网不能正常工作。

5. 网状型拓扑结构

网状拓扑结构是一个全通路的拓扑结构，任何节点之间均可以接连接。能根据当前的网络信息网收往不同的线路。流量有选择的将数据发往不同的线路。

优点：易于扩展，容错性能好，故障诊断方便。
缺点：结构复杂，安装和配置困难，成本高。

6. 蜂窝拓扑结构

蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构，利用无线传输介质点到点出罗点传输的特征，组成无线网络。区域中没有物理连接点，只有无线介质。适用于城市网、校园网、企业网，更适合于移动通信。

优点：没有物理布线问题，组网灵活方便。
缺点：容易受到干扰，信号较弱，容易杯监听和盗用。

二、计算机网络的性能指标

1. 速率

• 比特(bit)是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
• 比特是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
• 速率是计算机网络中最重要的一个性能指标，指的是数据的传送速率，它也称为数据率(data rate)或比特率(bit rate)。
• 速率的单位是bit/s，或kbit/s，Mbit/s，Gbit/s等。例如4 x 10¹⁰ bit/s的数据率就记为40 Gbit/s。

2. 带宽

两种不同的意义：

• “带宽" (bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,其单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)
• 在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的 “ 最高数据率” 单位是bit/s,即 " 比特每秒 " 。

在“带宽"的上述两种表述中，前者为频域称谓，而后者为时域称谓，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽"越宽，其所能传输的 ” 最高数据率 ” 也越高。

3. 吞吐量

• 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
• 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
• 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4. 时延

• 时延(delay)是指数据从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
• 网络中的时延由以下几个不同的部分组成:

①发送时延

1. 也称为传输时延。
2. 发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
3. 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

②传播时延

1. 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
2. 发送时延与传播时延有本质上的不同。
3. 信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

③处理时延

主机或路由器在收到分组时，为处理分组(例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。

④排队时延

• 分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。
• 排队时远的长短往取决于同结中当的播所经历

数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

容易产生的错误概念

• 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
• 提高链路带宽减小了数据的发送时延。

以下说法是错误的:
“在高速链路(或高带宽链路).上， 比特会传送得更快些”

5. 时延带宽积

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

6. 往返时间

• 往返时间RTT(round-trip time)表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
• 在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
• 当使用卫星通信时，往返时间RTT相对较长，是很重要的一个性能指标。

7. 利用率

• 分为信道利用率和网络利用率。
• 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)
• 完全空闲的信道的利用率是零。
• 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
• 信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

（三）、协议与服务的关系

• 实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
• 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
• 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
• 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
• 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
• 下面的协议对上面的服务用户是透明的。
• 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
• 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

3.1 开放系统互联模型（OSI/RM）

3.2 具有五层协议的体系结构

3.2.1 应用层

• 任务:通过进程间的交互来完成特定网络应用。
• 数据单元:报文

3.2.2 运输层

• 负责向两个主机中进程间的通信提供通用的数据传输服务。
• 传输控制协议TC，数据传输单位:报文段。
• 用户数据报协议UDP，数据传输单位:用户数据报。
• 注意：常说的TCP/IP协议不是单指TCP和IP两个协议，而是指的整个TCP/IP协议族。

3.2.3 网络层

• 任务：
  负责为分组交换网.上的不同主机提供通信服务。
  选择合适的路由
• 数据传输单元：分组(包)

3.2.4 数据链路层

• 相邻两个结点间的链路上传送数据帧。
• 数据传输单元：帧

3.2.5 物理层

• 物理层负责传输原始比特流
• 数据传输单元：比特

4. 主机1向主机2发送数据