【计算机网络】计算机网络自定向下第一章笔记

第一章:概论

由于本书的第一章,主要是发挥一个介绍的作用,让大家对计算机网络概念有一个模糊的印象,所以本章的知识点较为散乱,第二章开始才是真的开始介绍计算机网络的学习。

第一章思维导图综述:下载地址(7c6d)

1.什么是因特网

两种描述方式:1.构成因特网的基本硬件和软件的组合。2.根据为分布式应用提供服务的联网基础设施来描述因特网。

端系统通过通信链路和分组交换机连接在一起

分组: 当一台端系统要向另一台端系统发送数据时,发送端系统将系统进行分段。并为每段加上首部字节。这就是分组,分组到达目的地之后,需要重新组装成原始数据。

因特网两个重要协议:

TCP: —— 传输控制协议

IP: ——网际协议。【定义了在路由器和端系统中分组的格式】

因特网中的一系列数据传输都需要一个标准:RFC,IEEE

在网络边缘的端系统中运行的程序之间通信方式可以划分为两大类:

①客户服务器方式(C/S 方式),即Client/Server方式。(客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方,这种应用程序属于分布式应用程序)
②对等方式(P2P 方式),即 Peer-to-Peer方式。(对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。)

什么是协议?网络协议?

2.网络边缘

接入网(即将端系统连接到其边缘路由器的物理链路)

边缘路由器是端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器。
接入网的几种常见类型:
①拨号上网(dial-up modem)
利用拨号调制解调器与住户ISP相连。家用调制解调器将PC输出的数字信号转换为模拟形式,在模拟电话线(就是用于打电话的电话线,双绞铜线)上传输,ISP的调制解调器再将模拟信号转换回数字形式,作为ISP路由器的输入。这是一种点对点的传输形式,打电话与接入因特网不能同时进行。
②数字用户线(DSL)
概念上类似于拨号调制解调器,也运行在现有的双绞电话线上,其传输速率不对称,下行大于上行。其将通信链路划分为3个不重叠的频段:高速下行信道,位于50kHz到1MHz频段。中速上行信道,位于4kHz到50kHz频段。普通的双向电话信道,位于0到4kHz频段。[专用]
③混合光纤同轴电缆(HFC)
通过电缆调制解调器将HFC网络划分为上行信道与下行信道,同样下行信道通常分配了更大的带宽。其分布形式类似与树,头端利用光缆与光纤节点相连,光纤节点通过同轴电缆同时连接着数以百计的端系统,他们的上下行信道共享,所以需要一个分布式多路访问协议来协调传输和避免碰撞。[共享]
④局域网(LAN)

目前为止,以太网技术为最为流行的局域网接入技术。

⑤无线接入

主要分为无线局域网和广域无线接入网(3G)

物理媒介

1.双绞铜线

2.同轴电缆

3.光纤

4.陆地无线电信道

5.卫星无线电信道

3.网络的核心

即互联了因特网端系统的分组交换机和链路的网状网络。通过网络链路和交换机移动数据有两种基本方法:电路交换和分组交换

电路交换

其为端系统之间通信所提供的资源(缓存、链路传输速率)在通信会话期间会被预留。电话网络是典型的电路交换网络。通过频分多路复用(FDM)/时分多路复用(TDM)/波分复用(WDM)/码分复用(CDM)实现,对于FDM,每条电路连续地得到部分带宽,对于TDM,每条电路在简短时间间隔(时隙)中周期性地得到所有带宽。在整个连接中只要有一个环节出现故障,则通信中断,需要重新建立连接。
码分复用——每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片。每一个站被指派唯一的m bit码片序列,若要发送比特1,则发送它自己的m bit 码片序列。若要发送比特0,则发送该码片序列的二进制反码

分组交换

资源不会被预留,按需使用,将导致可能需要排队。因特网是分组交换网络的典范。交换机主要有两类:路由器和链路层交换机。其链路的输入端使用存储转发传输机制——交换机必须接收到整个分组后才能向下一条链路输出,因此其存在存储转发时延。分组交换机对于每条链路还具有一个输出缓存,用于存储即将发送的分组。当该缓存被完全充满后会出现分组丢失或丢包。

分组交换和电路交换的对比
1.分组交换不适合实时服务,因为端到端时延是不可预测的。
2.分组交换提供了比电路交换更好的带宽共享
3.分组交换比电路交换更简单,更有效,实现成本更低

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量
时延

总时延=节点处理时延(检查错误、选择输出节点)+排队时延+传输时延+传播时延
传输时延与传播时延的比较:传输时延是路由器将分组推出所需的时间为分组长度和传输速率的函数L/R,传播时延是一个比特从一台路由器向另一台路由器传播所需要的时间为距离与传播速率的函数d/s。

排队时延和丢包

La/R称为流量强度(所有分组由L比特组成,a表示分组到达队列的平均速率,R是传输速率)
设计系统时流量强度不能大于1,当流量强度接近1时,到达的分组将发现一个满的队列,路由器将丢弃该分组。

一般的,第n个传输的分组具有(n-1)L/R s的排队时延。

吞吐量

4.协议层次及其服务模型

五层因特网协议栈的体系结构(自顶向下):

①应用层为应用程序提供了网络服务。
②运输层负责向用户提供端到端的通信服务,实现流量控制以及差错控制;
③网络层主要负责创建逻辑链路,以及实现数据包的分片和重组,实现拥塞控制、网络互连等功能;
④数据链路层(帧)主要负责在通信的实体间建立数据链路连接;

⑤物理层主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据

这也是我们接下来各个章节要讨论的重点内容

【计算机网络】计算机网络自定向下第一章笔记_第1张图片

OSI七层参考模型体系结构

在应用层和运输层中间增加了表示层和会话层。表示层的作用是使通信的应用程序能够解释交换数据的含义,他所提供的服务包括数据压缩、数据加密以及数据描述,这使得应用程序不必担心在不同的计算机中数据的表示/存储的内部格式不同的问题。会话层提供了数据交换的定界和同步功能,包括建立检查点和恢复方案的方法。

数据封装与解封装过程

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!报文分段的缺点:
①分组在目标侧必须按顺序排放
②报文分组产生了很多分组,由于不论包的大小如何,包头大小都是不变的,报文分组中包头子节的消耗会高于其他方式

!分组交换机——链路层交换机(只有链路层、物理层)、路由器(网络层、链路层、物理层)

第一章思维导图:
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参考博文:第一章 计算机网络和因特网
《计算机网络 自顶向下方法》第一章计算机网络和因特网思维导图

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