《计算机网络》 第一章 计算机网络体系结构

第一章 计算机网络体系结构

一、概述

1. 计算机网络的组成

1. 从组成部分上：主要由硬件、软件、协议三大组成部分。
2. 从工作方式上看：可分为边缘部分和核心部分。
3. 从功能组成上看：计算机网络由通信子网和资源子网组成（高三层、低三层）。

2. 计算机网络的功能
数据通信，资源共享，分布式处理，提高可靠性，负载均衡。

3. 计算机网络的分类

1. 按分布范回分类：广域网（ WAN ）、城域网（ MAN ）、局域网（CLAN ）、个人区域网（ PAN ）。
2. 接传输技术分类：广播式网络、点对点网络。
3. 接拓扑结构分类：星型、总线型、环形、网状型网络。
4. 按使用者分类：公用网（ Public Network ）、专用网（ Private Network ）。
5. 按交换技术分类：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。
6. 按传输介质分类：有线、无线。

4. 计算机网络的标准化工作及相关组织

1. 因特网草案（ Internet Draft）这个阶段还不是RFC文档。
2. 建议标准（ Proposed Standard ）从这个阶段开始就成为RFC 文档。
3. 草案标准（ Draft Standard ）
4. 因特网标准（lnternet Standard ）
   组织： 国际标准化组织（ ISO ）、国际电信联盟（ ITU ）、国际电气电子工程师协会(IEEE)。

5. 计算机网络的性能指标

1. 带宽（ Bandwidth ）表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”（ b/s ） 。
2. 时延（ Delay ）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的总的时间由四个部分构成： 发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。
   发送时延＝分组长度／信道宽度
   传播时延＝信道长度／电磁波在信道上的传播速率
3. 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，吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4. 速率（ Speed ），通常把最高数据率称为“带宽”。
5. 时延带宽积。
6. 往返时延( Round-Trip Time, RTT ）。

二、计算机网络体系结构及参考模型

7. 计算机网络为什么采用分层结构
　为了降低协议设计和调试过程的复杂性，也为了便于对网络进行研究、实现和维护，促进标准化工作。我们把计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构。
各层中：协议数据单元PDU =服务数据单元 SDU + 协议控制信息 PCI

8. 网络协议
　规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（ Network Protocol) ， 协议由语法、语义和同步三部分组成。
接口：接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，同一结点相邻两层的实体通过服务访问点（ Service Access Point, SAP ）进行交互。

9. 服务
服务是指下层为星相组的上层提供的功能调用，也就是垂直的。
服务分类：
面向连接服务， 无连接服务；
可靠服务， 不可靠服务 ；
有应答服务， 无应答服务。

10. OSI 参考模型（开放系统互联参考模型)
OSI 有七层，自下而上依次为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。低三层统称为通信子网，它是为了联网而附加上去的通信设备，完成数据的传输功能；高三层统称为资源子网，它相当于计算机系统，完成数据的处理等功能。运输层承上启下。

1. 物理层（ Physical Layer)
   物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流， 功能是在物理媒体上为数据端设备透明的传输原始比特流。物理层也规定了通信链路上传输的信息的意义和电气特征。
2. 数据链路层（Data Link Layer )
   数据链路层的传输单位是帧， 任务是将网络层传下来的IP 数据报组装成帧。数据链路层的功能可以概括为：成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。（没有拥塞控制）
3. 网络层（Network Layer)
   网络层的传输单位是数据报，关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。
4. 传输层（ Transport Layer)
   传输层也叫运输层，传输单位是报文段（ TCP ）或用户数据报（ UDP ），传输层的任务是负责主机中两个进程之间的通信。功能是为端到端连接提供可靠的传输服务；为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。数据链路层提供的是点到点的通信，传输层提供端到端的通信。传输层的协议有： TCP, UDP。
5. 会话层（ Session Layer)
   会话层允许不同主机上各进程之间的会话。会话层利用传输层提供的端到端的服务，向表示指导层提供它的增值服务。这种服务主要是向表示层实体或用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据，这就是会话，也称为建立同步（ SYN ）。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信，实现数据同步。
6. 表示层（ Presentation Layer)
   表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变换功能。
7. 应用层（ Application Layer)
   应用层是OSI 模型的最高层，是用户与网络交互的界面。

11. TCP/IP 模型
有五层，自下而上依次为：物理网络层、网络接口层、网际层、传输层、应用层。
与OSI主要区别：OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。而TCP/IP 模型认为可靠性是端到端的问题，因此它在网际层仅有一种无连接的通信模式，但在传输层支持无连接和面向连接两种模式。

【注】：以上内容整理自王道