王道计算机网络笔记_Part1 概述

计算机网络笔记大纲

• 计算机网络笔记_Part1 概述
• 计算机网络笔记_Part2 物理层（Physical Layer）
• 计算机网络笔记_Part3 数据链路层（Data Link Layer）
• 计算机网络笔记_Part4 网络层（Network Layer）
• 计算机网络笔记_Part5 传输层（Transport Layer）
• 计算机网络笔记_Part6 应用层（Application Layer）

---

1、数据相关性能指标

1.1 速率

定义：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,Tb/s，
如果用字节表示，则是B/s,KB/s,MB/s,TB/s
1Byte=8Bit，1字节=8比特

1.2 带宽

在计算机网络中，指的是网络设备所支持的最高速度，单位同速率，是理想条件下最高速率。具体指链路发送端的最大发送速率

1.3 吞吐量

指的是单位时间内通过某个网络的数据总量

归纳：

速率就是实际网速，带宽是理论网速（长城宽带警告），吞吐量是一个或多个设备的综合速率，比如说1000m宽带的路由器连着三部手机，每部手机都是10 Mb / s的速率，那么速率就是10 Mb / s，带宽是宽带的1000 Mb / s，路由器吞吐量是30 Mb / s，即三者之和

---

2、时延相关指标

名称	概念	计算公式
传输时延	数据从主机到信道上所用的时间	发送的数据长度 / 发送速率
传播时延	数据在信道上传播所花费的时间	信道长度 / 电磁波在信道上传播的速率
排队时延	数据在路由器前等待前面数据处理的时间
处理时延	数据在路由器中处理需求的时间

高速链路只能提高信道带宽（发送速率），进而减小发送时延，但是不能减小其他时延，例如传播时延，电磁波的传播速率是由传输的介质决定的，在真空中等同于光速，在一般的介质中，要小于光速，一般为2 $\times$ 10⁸ m / s。

2.2 时延带宽积（容量，以比特为单位的链路长度）

2.3 往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到接收方确认收到为止所花费的时间（计算传播时延，不包含传输时延，即不计算数据从主机到信道的时间）
RTT = 传播时延 x 2 + 处理时间 (有时可能直接忽略)

2.4 利用率

2.4.1 信道利用率

信道利用率 = $\frac{有数据通过时间}{（有+无）数据通过时间}$

2.4.2 网络利用率

指信道利用率的加权平均值

2.4.3 时延与利用率的关系

利用率越高，时延越大。就像是公路上车越多，公路的利用率很高，但是车行驶的速度却大大下降了，因为堵车了。

---

3、分层结构

3.1 为什么要分层

（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。
（2）要告诉网络如何识别目的主机。
（3）发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常。
（4）发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作。
（5）确保差错和意外可以解决。

3.2 认识分层结构

PDU = PCI + SDU，上层的PDU作为下一层的SDU，加上下一层的PCI，又组成了下一层的PDU

---

4、参考模型

4.1 OSI参考模型

名称	英文	作用
应用层	Application Layer	直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务。如HTTP、SMTP、FTP、DNS等
表示层	Presentation Layer	把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式，即让两个系统可以交换信息
会话层	Session Layer	负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接
传输层	Transport Layer	负责端到端通讯，可靠传输，不可靠传输 ，流量控制，复用分用
网络层	Network Layer	负责选择路由最佳路径，规划IP地址(ipv4和ipv6变化只会影响网络层)，拥塞控制
数据链路层	Data Link Layer	帧的开始和结束，还有透明传输，差错校验(纠错由传输层解决)
物理层	Physical Layer	定义网络设备接口标准，电气标准(电压)，如何在物理链路上传输的更快

上面四层是端到端通信，下面三层是点到点通信
 
应用层：包括所有能和用户交互产生网络流量的程序，比如QQ、邮箱等，但是记事本这种不需要联网的应用程序则不算在内。典型应用层服务：文本传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）
 
表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）。功能：1、数据格式交换；2、数据加密解密；3、数据压缩恢复
 
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。功能：1、建立、管理、终止会话；2、使用校验点可使会话在通信失效时从校验点继续恢复通信，实现数据同步
 
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。功能：1、可靠传输、不可靠传输；2、差错控制；3、流量控制；4、复用分用
       复用：多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务，如使用端口号
       分用：传输层把收到的消息分别交付给上面应用层中相应的进程
 
网络层：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。传输单位为数据报。功能：1、路由选择；2、流量控制；3、差错控制；4、拥塞控制
 
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，传输单位是帧。功能：1、成帧（定义帧的开始和结束）；2、差错控制（帧错 + 位错）；3、流量控制；4、访问（接入）控制（控制对信道的访问）
 
物理层：主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输，传输单位是比特。功能：1、定义接口特性；2、定义传输模式；3、定义传输速率；4、比特同步；5、比特编码

4.2 OSI流程简介

网络层及以上，每一层都要对上一层发送的数据进行处理，根据本层的协议来加头部（PCI）
数据链路层不仅要加头部，还要加尾部
物理层不需要对上层的数据进行处理，只需将数据转换为比特流进行传输

4.3 TCP/IP参考模型

4.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的不同

4.5 五层参考模型