计算机网络学习笔记——计算机网络的概述（2）

1、计算机网络的类别

• 从网络的交换功能：电路交换；分组交换；报文交换；混合交换（同时采用电路交换和分组交换）
• 按网络的作用范围：广域网WAN（Wide Area Network）（作用范围通常是几十到几千公里）；城域网MAN（Metropolitan Area Network）（作用范围一般是一个城市）；局域网LAN（Local Area Network）（范围一般是1KM左右）；个人区域网PAN(Personal Area Network）（范围大概10M左右，常称为无线个人区域网）
• 按网络的使用者：公用网：指电信公司出资建造的大型网络，如CHINANET；专用网：某个部门或行业为各自的特殊业务工作需要而建造的网络，如银行、政府、军队等的专用网
• 用来把用户接入到因特网的网络：这种网络就是接入网，又称本地接入网或居民接入网。接入网不属于因特网的核心部分，也不属于边缘部分，接入网是从某个端系统到另一个端系统的路径中，由这个端系统到第一个路由器之间的一些物理链路所组成

2、计算机网络的性能

• 速率：网络技术中的速率指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率，单位是b/s
• 带宽：带宽本来是指某个信号具有的频带的宽度（频率范围），在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位是b/s
• 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
• 时延：指数据（一个报文、分组或比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端所需的时间。由发送时延（传输时延）（主机或路由器发送数据帧所需要的时间）、传播时延（电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间）、处理时延（主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理）、排队时延（分组在进入路由器后在输入队列中排队等待处理），总时延是以上四种时延之和。所以不能以为发送速率越高，传送就越快
• 时延带宽积：传播时延*带宽。我们可以用一个长度代表传播时延、横截面积代表带宽的圆柱形管道表示时延带宽积，即它是这个管道的体积，表示这样的链路可以容纳多少个比特
• 往返时间RTT：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
• 利用率：信道利用率指某信道有百分之几的时间是由数据通过的；网络利用率是指全网络的信道利用率的加权平均值。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增大，所以信道利用率并非越高越好

3、计算机网络的体系结构

网络协议即协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则。计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构。

计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

3.1、开放系统互连体系OSI参考模型

• 物理层：所传送数据的单位是比特。注意：传递信息多利用的一些物理媒体（如双绞线、光缆、无线信道等）并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面
• 数据链路层：数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装层帧，在相邻结点间的链路上传送帧
• 网络层：为分组交换网上的不同主机提供通信服务，把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送；另一个任务就是选择合适的路由。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP（网际）协议，因此分组也称为IP数据报
• 传输层（运输层）：向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务，应用进程利用该服务传送应用层报文。运输层主要使用传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP
• 会话层：断点续传、话语权的掌握
• 表示层：数据格式的表示（大端还是小端）
• 应用层：应用进程间通信和交互，数据单元是报文

OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU。

可以用一个简单的例子来比喻上述的过程：有一封信从最高层向下传，每经过一层就包上一个新的信封，写上必要的、交由下一层处理的地址信息。包有多个信封的信件传送到目的站后，从第一层开始，每层拆开一个信封后（即按协议进行处理后）就把信封中的信交给它的上一层。传到最高层后，取出发信人所发的信息交给收信人。

3.2、实体、协议、服务和服务访问点

实体：表示任何可以发送或接受信息的硬件或软件进程，在许多情况下，实体就是一个特定的软件模块。

协议：是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。

在协议的控制下，两个对等实体间的痛使得本层能向上一层提供服务。要实现本层协议，还要使用下面一层所提供的服务。

协议&服务：协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议；协议是“水平的”，但服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的，只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能被称为服务。

在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息）的地方，通常称为服务访问点 SAP，它实际上是一个逻辑接口，有点像有正信箱，但和两个设备间的硬件接口并不一样。层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元 SDU，它与协议数据单元PDU不一样，可以是多个SDU合成一个PDU，也可以是一个SDU划分为几个PDU。

计算机网络的协议还有一个很重要的特点，就是协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确，要必须仔细的检查这个协议能否应付各种异常情况。

3.3、TCP/IP的体系结构

TCP/IP的体系结构只有四层，应用层和网络接口层都有很多协议，而中间的IP层很小，上层的各种协议都向下汇聚到一个IP协议中。这种像沙漏计时器形状的 TCP/IP协议族表明：TCP/IP协议可以为各种各样的应用提供服务，同时TCP/IP协议也允许IP协议在各种各样的网络构成的互联网上运行。

TCP/IP的体系结构

应用层（各种协议如TELNET、FTP、SMTP、HTTP等）

运输层（TCP、UDP）

网际层（IP）（解决各种不同网络的互连问题）

网络接口层