计算机网络之一:网络体系结构

文章目录

  • 一、计算机网络的引入
  • 二、计算机网络的概念
  • 三、计算机网络的分类
    • 3.1、按分布范围划分
    • 3.2、按交换技术划分
    • 3.3、按传输技术划分
  • 四、性能指标
    • 4.1、速率
    • 4.2、带宽
    • 4.3、吞吐量
    • 4.4、时延
    • 4.5、时延带宽积
    • 4.6、往返时延RTT
    • 4.7、利用率
      • 4.7.1、信道利用率
      • 4.7.2、网络利用率
  • 五、分层
    • 5.1、为什么要分层
    • 5.2、怎么分层
    • 5.3、法定标准 - 七层OSI参考模型
    • 5.4、实际标准 - 四层TCP/IP参考模型

一、计算机网络的引入

计算机网络其实无处不在,当我们在玩吃鸡时,如下图,会有一个用于衡量游戏网络流程程度的指标,RTT,往返时延,表示的是从我们发送游戏数据给服务器开始,到我们收到服务器的确认,总共经历的时延,RTT越小,代表我们的网络越好。

二、计算机网络的概念

  1. 计算机网络:是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通讯设备线路连接起来,由功能完善的软件实现资源共享信息传递的网络系统。简单来说,计算机网络是互连的,自治的(无主从关系)计算机集合。
    计算机网络之一:网络体系结构_第1张图片
  2. 计算机网络的功能:数据通信和资源共享
  3. 网络、互联网、因特网:网络把许多计算机连接在一起,而互联网则把许多网络连接在一起,因特网是世界上最大的互联网。
  4. ISP:因特网服务提供商,是一个向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务以及增值业务的公司,如中国移动、中国电信、中国联通等
  5. 多层次ISP
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  6. 计算机网络的组成部分:硬件、软件、协议
  7. 计算机网络的工作方式
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三、计算机网络的分类

3.1、按分布范围划分

  • 广域网WAN - 交换技术
  • 城域网MAN
  • 局域网LAN - 广播技术
  • 个人区域网PAN

3.2、按交换技术划分

  • 电路交换:在通讯之前需要在通讯双方之间建立一条被双方独占的物理通路,如电话通话
  • 报文交换:以报文为数据交换的单位,报文包含有目标地址、源地址等信息,在交换节点采用存储转发的传输方式
  • 分组交换:基于报文交换,将报文拆分为更小的数据单位

3.3、按传输技术划分

  • 广播式网络:共享公共通信信道
  • 点对点网络:使用分组存储转发路由选择机制

四、性能指标

4.1、速率

  • 速率即数据率、数据传输速率、比特率: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
  • 单位:b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s(单位换算都为10^3)

4.2、带宽

  • 宽带:表示网络通讯线路传送数据的能力,通常是指单位时间内从网络的某一点到另一点的“最高速率”,即网络设备所能支持的最高速率
  • 单位:b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s(单位换算都为10^3)

4.3、吞吐量

  • 吞吐量:表示在单位时间内通过某个网络(信道、网卡)的数据量
  • 单位:b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s(单位换算都为10^3)
  • 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率限制
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4.4、时延

指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间,也称延迟,单位是s。

  • 发送时延:发送方发送第一个比特到发送完最后一个比特所花的时间,发送时延 = 数据长度/信道带宽(发送速率)
  • 传播时延:电磁信号或光信号在传输介质中传播一定的距离所花费的时间,即发送端发送数据到接收端接收到数据所花的时间,传播时延 = 信道长度/电磁波(光信号)在信道上的传播速率
  • 排队时延:在网络传输时,要经过许多的路由器,但分组在进入路由器后要在输入队列中排队等待处理,在路由器确定了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发,输入排队和输出排队所花的时间即排队时延。
  • 处理时延:主机或路由器在收到分组进行处理所花的时间
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4.5、时延带宽积

  • 时延带宽积:以比特为单位的链路长度,即某段链路现在有多少比特(容量)
  • 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
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4.6、往返时延RTT

  • 往返时延RTT:从发送方发送数据开始,到发生方收到接收方发生的确认信号,总共经历的时间
  • 往返时延RTT = 传播时延*2 + 末端处理时间

4.7、利用率

4.7.1、信道利用率

  • 信道利用率 = 有数据通过的时间 / (有数据通过的时间+无数据通过的时间)

4.7.2、网络利用率

  • 网络利用率:信道利用率加权平均值

五、分层

5.1、为什么要分层

需要解决的问题太多,采用分层处理的思想,每一层只负责解决一种相对独立的功能。
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5.2、怎么分层

  1. 各层之间相互独立,每层只实现一种相对独立的功能
  2. 每层之前界面清晰,易于理解,尽可能减少各层之间的交互
  3. 保存下层对上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务

5.3、法定标准 - 七层OSI参考模型

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5.4、实际标准 - 四层TCP/IP参考模型

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