计算机网络笔记1 概述

笔记前言

站在巨人的肩膀上，让知识的获得更加容易！本文为学习计算机网络后,自顶向下的学习笔记；

• 学习视频来源： 计算机网络微课堂（有字幕无背景音乐版）
• 课件pdf来源：评论区up bili_68567544整理目录分享
• 思维导图来源：https://blog.csdn.net/weixin_45067603/article/details/107053479
• 参考文章：百度百科、知乎、掘金等文具体位置具体标注
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计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。
计算机网络已经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分。

本文思维导图

一、计算机网络概述

概念： 计算机网络是自治的互连的计算机集合

• 互连是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信;
• 自治是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用;
• 集合指至少需要两台电脑

功能： 信息交换、资源共享、分布式处理、数据通信等功能
组成：

分类：

交换技术对比：

网络的发展阶段：

标准化工作和相关组织

因特网，万维网，互联网什么区别？
互联网（internet） > 因特网 （Internet）> 万维网（WWW）

• 互联网（internet）：凡是能彼此通信的设备组成的网络就叫互联网
• 因特网 （Internet）：是网络与网络之间所串连成的庞大网络
• 万维网（www）：万维网是文件、图片、多媒体和其他资源的集合，资源通过超链接互相连接形成网络，并使用统一资源标志符（URL）标识

目前由于因特网的广泛使用，因此互联网有时直接指代因特网，但是我们可以从英语名字中看出不同，互联网：internet，因特网：Internet。广义上的互联网是很大的，两台电脑组成的网络也能称为互联网，但是不能称为因特网。

万维网也称为Web，是因特网中的一项服务（web服务），除了万维网，因特网还包括了许多其他服务，例如：电子邮件服务，FTP，Telnet等等。

二、计算机网络的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能，常见的有速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率、丢包率，下面逐个介绍这8位指标；
比特(bit): 计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字的一个1或0

1、速率

先说速率，注意区分，kb小写的，KB大写的

例题：
2013年考研真题 35题. 主机甲通过1个路由器（存储转发方式）与主机乙互联，两段链路的数据传输速率均为10Mbps，主机甲分别采用报文交换和分组大小为10kb的分组交换向主机乙发送1个大小为8 Mb（1M=10^6）的报文。若忽略链路传播延迟、分组头开销和分组拆装时间，则两种交换方式完成该报文传输所需的总时间分别为
A．800 ms、1 600 ms B．801 ms、1 600 ms C．1 600 ms、800 ms D．1 600 ms、801 ms
【答案】D
【解析】根据题意，画出如下拓扑。

报文交换的总时延 = 主机甲的发送时延 + 路由器的发送时延= 8Mb/10Mbps × 2 =1600ms

分组交换的总时延
（1）主机甲的发送时延 = 待发送数据量 / 链路的数据传输速率 = 8Mb/10Mbps
（2）经过主机甲的发送时延后，最后一个分组才刚从主机甲发送的链路上，它还要经过一个路由器的转发才能到达主机乙。

综合（1）和（2）可知，
总时延 = 主机甲的发送时延 + 最后一个分组的路由器转发时延= 8Mb/10Mbps + 10kb/10Mbps = 801ms

本题与2010年第34题类似.
作者:湖科大教书匠 https://www.bilibili.com/read/cv2505506/
出处:bilibili

2、带宽

3、吞吐量

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。

吞吐量受网络带宽或额定速率的限制，比如说100m宽带的路由器连着三部手机，每部手机都是10mb/s看片，这时速率是10mb/s，网络带宽是100m，路由器吞吐量就是30mb/s，即三者之和；
假如 网络宽带改为10m的，这时路由器吞吐量就是10mb/s；
假如 三部手机都是1mb/s看片，这时路由器吞吐量就是3mb/s；

4、时延

指数据〈报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。

数据在网络中经历的总时延就是以下四种时延之和：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

名称	描述	计算公式
发送时延	数据从主机到信道上所用的时间	发送的数据长度（bit）/信道带宽（bit/s）
传播时延	数据在信道上传播所花费的时间	信道长度（m） / 电磁波在信道上的传播速率（m/s）
排队时延	数据在路由器前等待前面数据处理的时间,，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错或查找适当的路由等等	一般很难计算，无计算方式
处理时延	数据在路由器中处理需求的时间	无计算方式

例题计算：一般忽略排队时延和处理时延

1–4 小结一下：

5、时延带宽积

时延带宽积： 时延带宽积 = 传播时延 X 带宽

• 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特;
• 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(Round-Trip-Time)

往返时间 (RTT) 是以毫秒 (ms) 为单位的网络请求从起点到达目的地并再次返回起点所需的持续时间。

RTT 是确定本地网络或更大 Internet 上连接健康状况的重要指标，网络管理员通常使用它来诊断网络连接的速度和可靠性。 减少 RTT 是 CDN 的主要目标。

7、利用率

8、丢包率

4-8小结一下：

三、计算机网络的体系结构

下面这张图必须死死的记住了，计网最最最最重要的体系结构图

计算机的体系结构为什么要分层？
因为计算机网络体系结构庞大复杂，要解决问题需要将大问题分解成小问题逐个击破实现!
下面，按照由简单到复杂的顺序，来看看实现计算机网络要面临哪些主要的问题，以及如何将这些问题划分到相应的层次，层层处理。

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小结：

计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构，它是从功能上描述计算机网络体系结构，每一层遵循一些网络协议完成本层功能，仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。

四、计算机网络中的专业术语

1、实体

2、协议

协议是控制两个对等实体进行逻辑交换的规则的集合

协议的三要素，语法、语义、同步

• 语法 ：定义所交换信息的格式
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• 语义：定义收发双方所要完成的操作
  • 比如浏览器的GET请求资源
• 同步
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3、服务

小结一下：

写在最后❗️

本文部分图片偏多，但是图片能更好的理解概念足够表达意思，主要是湖科大教书匠的课程笔记，穿插王道考研的的笔记补充，外加一些自己的搜索所得，越是自己总结，才能发现老师ppt做的真的好，结构很清晰，这里是我自己理解整理的结构，和老师可能有些不一样，但是基本上都涵盖了还有更多，如有错漏欢迎评论指出！

五层原理体系结构这里蛮重要的，后面我还时常看这张图，所以思维导图没放（其实就是偷懒）最后强调一下