【计算机网络】学习笔记:第一章 体系结构(四千字详细配图)【王道考研】

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目录

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一、计算机网络概述

1)计算机网络的功能

2)计算机网络的组成

3)计算机网络的分类

计算机网络概述总结

 二、标准化工作及相关组织

1)标准化工作 

1.标准的分类

2.RFC(Request For Comments)——因特网标准的形式

 2)标准化工作的相关组织

 标准化工作及相关组织总结

 三、计算机网络的性能指标—时延,时延带宽积,RTT,利用率

1)速率

 2)带宽

3)吞吐量 

 4)时延

5)时延带宽积

 6)往返时延RTT( Round Trip Time )

7)利用率

 计算机网络的性能指标总结

四、 计算机网络分层结构 — 协议、接口、服务

 1)为什么要分层?

 2)怎么分层?

分层的基本原则:

正式认识分层结构:

 概念总结

计算机网络分层结构总结 

 五、OSI参考模型(7层)

1)IOS/OSI参考模型

 2)ISO/OSI参考模型解释通信过程

3)应用层

4)表示层

5)会话层

6)传输层

 7)网络层

8)数据链路层

9)物理层

OSI参考模型总结

 六、TCP/IP模型 & 5层参考模型

1)OSI参考模型与TCP/IP参考模型 

2)五层参考模型****

3)五层参考模型的数据封装与解封装

***第一章知识总结***


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一、计算机网络概述

计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

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 计算机网络是互连的(互联互通 经过通信链路)、自治(无主从关系)的计算机集合。

1)计算机网络的功能

1.数据通信(连通性)

2.资源共享 硬件资源的共享 软件的共享 数据资源共享

3.分布式处理:多台计算机各自承担同意工作任务的不同部分

4.提高可靠性:当一台主机宕机时,另一条链路上的主机可以成为替代机发送数据

5.负载均衡:使多台计算机相互配合进行工作

    ........

2)计算机网络的组成

1.组成部分:硬件、软件、协议

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2.工作方式:边缘部分(用户直接使用  C/S方式和P2P方式)和核心部分(为边缘部分服务)

核心部分中需要大量的网络和路由器等支持边缘部分工作 ​​​​​​【计算机网络】学习笔记:第一章 体系结构(四千字详细配图)【王道考研】_第3张图片

 3.功能组成:分为资源子网(实现数据共享/处理)和 通信子网(实现数据通信)

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 其中传输层为资源子网和通信子网的接口

3)计算机网络的分类

1.按分布范围分:广域网WAN,城域网MAN,局域网WAN,个人区域网PAN

2.按使用者分:公用网(中国电信联通移动)和专用网(军用银行铁路公安等)

3.按交换技术分:电路交换,报文交换,分组交换

4.按拓扑结构分:通信设备路由器交换机等节点抽象为一个点,链路抽象为直线

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5.按传输技术分:广播式网络(共享公共通信信道)和点对点网络(一对 分组存储转发路由选择)

计算机网络概述总结

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 二、标准化工作及相关组织

1)标准化工作 

标准化对计算机网络至关重要!!!

要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通,必须遵从统一的标准。

1.标准的分类

1.法定标准:由权威机构制定的正式的、合法的标准       OSI

2.实施标准:某些公司在竞争中占据主流,这些产品中的协议和技术成为标准    TCP/IP

2.RFC(Request For Comments)——因特网标准的形式

RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段:

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 2)标准化工作的相关组织

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 标准化工作及相关组织总结

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 三、计算机网络的性能指标—时延,时延带宽积,RTT,利用率

1)速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率。单位时间传输的比特   理解:传输的实际速率

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注意:速率的换算单位与存储容量的换算不同!

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 2)带宽

带宽原本指某个信号具有的频带宽度,即最高频率与最低频率之差,单位是赫兹(Hz)。
计算机网络中,带宽用来网络的通信线路传送数据的能力,通常是指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"。单位是比特每秒,b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s。
理解:带宽:网络设备传输所支持的最高速率

带宽不同理解为:水管流速不变,管子粗细不同

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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。单位b/s, kb/s, Mb/s等。

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

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 4)时延

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 。

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 高速链路是指发送速率提高,在数据长度不变的情况下,发送时延减小,电磁波传播速率不变,传播时延不变。

5)时延带宽积

时延带宽积描述了数据量/信息量。

 时延带宽积:当第一个比特位的数据刚刚传播到B时,管道里所拥有的比特数

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 6)往返时延RTT( Round Trip Time )

从发送方发送数据开始(第一个比特位刚放到信道上开始),到发送方收到接收方的确认(接收方收到第一个比特的数据后立即发送确认)总共经历的时延。****ping命令****

RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多。理解:等很久才能得到确认,在收到确认之前一直发送
RTT包括:往返传播时延=传播时延*2,末端处理时间(通常忽略或提供数据)

注:不包括发送时延(传输时延),只计算信道上的时间即传播时延

7)利用率

利用率分为信道利用率和网络利用率

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 计算机网络的性能指标总结

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四、 计算机网络分层结构 — 协议、接口、服务

 1)为什么要分层?

将大问题转化为小问题 

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 2)怎么分层?

分层的基本原则:

1.各层之间相互独立,每层只实现一种相对独立的功能。
2.每层之间界面自然清晰,易于理解,相互交流尽可能少。
3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
4.保持下层对上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务。
5.整个分层结构应该能促进标准化工作。

正式认识分层结构:

实体:第n层的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。【水平】     

         语法(规定传输数据的格式)、语义(规定所要完成的功能)、同步(规定各种操作的顺序)   

接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口。

服务:下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】

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SDU服务数据单元:为完成用户所要求的功能而应传送的数据。
PCI协议控制信息 : 控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单位。

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 概念总结

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。

计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。

每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。

计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。

第n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含第n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能。

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。

计算机网络分层结构总结 

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 五、OSI参考模型(7层)

1)IOS/OSI参考模型

为了支持异构网络系统的互联互通,国际标准化组织( ISO )提出开放系统互连(OSI)参考模型。

 每层完成特定的功能【计算机网络】学习笔记:第一章 体系结构(四千字详细配图)【王道考研】_第22张图片

 2)ISO/OSI参考模型解释通信过程

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3)应用层

所有能和用户交互产生网络流量的程序(用户和网络的界面)

典型应用层服务:文件传输(FTP)、电子邮件(SMTP)、万维网(HTTP)。

4)表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表达方式(通常语法和语义)

功能一:数据格式变换      翻译官

功能二:数据加密解密

功能三:数据压缩和恢复

5)会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据

会话也是建立同步(SYN)

功能一:建立、管理、终止会话

功能二:使用校验点可使会话在通信生效时从校验点/同步点继续恢复通信,实现数据同步。适用于传输大文件。(这不就是存档点嘛(•̤̀ᵕ•̤́๑)ᵒᵏᵎᵎᵎᵎ )

6)传输层

负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。

上面三层和下面三层的连接。上面端到端,下面点到点

功能一:靠传输(基于确认机制)、不可靠传输

功能二:错控制

功能三:量控制

功能四:复分用

        复用:多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。

        分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。

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 7)网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

网络层传输单位是数据报

功能一:路由选择:选择最佳路径

功能二:流量控制

功能三:差错控制

功能四:拥塞控制

8)数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。   为网络层提供服务

数据链路层/链路层的传输单位是

功能一:成帧(定义帧的开始和结束).......1000011101010101....

功能二:差错控制 帧错+位错

功能三:流量控制

功能四:访问(接入)控制 控制对信道的访问

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9)物理层

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。    最简单

物理层传输单位是比特

透明传输:指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够在链路上传送。

 功能一:定义接口特性

功能二:定义传输模式   单工、半双工、双工

功能三:定义传输速率

功能四:比特同步

功能五:比特编码

OSI参考模型总结

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 六、TCP/IP模型 & 5层参考模型

1)OSI参考模型与TCP/IP参考模型 

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 都可以实现异构网络互连 基于独立协议栈

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2)五层参考模型****

综合了OSI和TCP/IP的优点

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3)五层参考模型的数据封装与解封装

应用层 添加控制信息:报文

将报文切分成段:放到传输层进行传输+传输层的控制协议形成报文段

将报文段加上网络层的控制信息形成 数据报

数据链路层 把数据报组成帧 在头部和尾部添加控制信息

物理层直接转成比特流,传输比特 放在链路上传输

**解封装过程  自下而上还原

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***第一章知识总结***

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