【计算机网络微课堂】湖科大教书匠笔记——第一章概述
文章目录
- 第一章概述
-
- 1.1计算机网络在信息时代的作用
- 1.2因特网概述
- 1.3三种交换方式
-
- 分组交换
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- 名词：
- 过程：
- 电路交换、报文交换、分组交换的对比：
- 1.4计算机网络定义和分类
- 1.5计算机网络的性能指标
-
- 1. 速率
- 2. 带宽
- 3. 吞吐量
- 4. 时延
- 5. 时延带宽积
- 6. 往返时间RTT
- 7. 利用率
- 8. 丢包率
- 1.6计算机网络体系结构（重难点）
-
- 常见结构
- 结构分层的必要性
- 分层思想举例
-
- 主机中：
- 路由器中：
- Web服务器：
- 专用术语
本博客笔记基于P1-P11计算机网络微课堂——湖科大教书匠
第一章概述
1.1计算机网络在信息时代的作用
1.2因特网概述
ISP：用户主机通过ISP获得IP地址接入因特网。
1.3三种交换方式
分组交换
名词：
路由器：最重要的分组交换机，负责将各种网络互连起来，并对接收到的分组进行转发。
报文：表示消息的整块数据。
分组（包）：在发送报文之前，先将其划分成为一个个更小的等长数据段，加上一些由必要的控制信息组成的首部（包头）后形成分组。
首部：包含分组的目的地址。
过程：
发送方：构造和发送分组。
路由器：存储和转发分组。
接收方：接收分组和还原报文。
电路交换、报文交换、分组交换的对比：
- 电路交换：
通信之前首先要建立连接，使用已建立好的连接进行数据传送，
数据传送结束后，需要释放连接，以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。
- 报文交换：
可以随时发送报文，而不需要事先建立连接，
整个报文先传送到相邻结点交换机，全部存储下来后进行查表转发到下一个结点交换机。
- 分组交换：
可以随时发送报文，而不需要事先建立连接，
构成原始报文的一个个分组，依次在各结点交换机上存储转发，结点交换机在发送分组的同时，还缓存接收到的分组。
分组相比报文交换：提高了可靠性，减少了转发时延。
1.4计算机网络定义和分类
WAN：广域网
MAN：城域网
LAN：局域网
1.5计算机网络的性能指标
1. 速率
注意区分数据量和速率中表示相同而大小、单位不同。
2. 带宽
3. 吞吐量
4. 时延
发送速率：由网卡的发送速率、信道带宽和接口速率最小值决定。
电磁波的传播速率：
自由空间: 3x108m/s
铜线: 2.3x108m/s
光纤: 2.0x108m/s
5. 时延带宽积
6. 往返时间RTT
7. 利用率
8. 丢包率
1.6计算机网络体系结构（重难点）
常见结构
- OSI体系结构
- TCP/IP体系结构（最主要）
- 原理体系结构（用于教学）
HTTP协议：支持万维网应用
SMTP协议：支持电子邮件
FTP协议：支持文件传送
TCP协议：可靠传输
UDP协议：不可靠传输
IP协议（网际协议）：1. 互联不同的网络接口 2. 为各种网络应用提供服务
结构分层的必要性
计算机网络是个非常复杂的系统，"分层"可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
分层思想举例
进入浏览器网页：
主机中：
应用层：按HTTP协议的规定构建一个HTTP请求报文，然后交付给运输层处理。
运输层：给HTTP请求报文添加一个TCP首部，使之成为TCP报文段，然后交付给网络层处理。该首部的作用主要是为了区分应用进程，以及实现可靠传输。
网络层：给TCP报文段添加一个IP首部，使之成为IP数据报，然后交付给数据链路层处理。该首部的作用主要是为了IP数据报可以在互联网上传输，也就是被路由器转发。
数据链路层：给IP数文据报添加一个首部和一个尾部，使之成为帧，然后交付给物理层。该首部的作用主要是为了让帧能够在一段链路上或一个网络上传输，能够被相应的目的主机接收。尾部的作用是为了让目的主机检查所接收到的帧是否有误码。（下图是以太网帧首部和尾部的格式）
物理层：将帧看作是比特流，若网络是以太网，物理层还会给该比特流前面添加前导码，然后将其变换成相应的信导发送到传输媒体。前导码作用是为了让目的主机做好接收帧的准备。
路由器中：
信号通过传输媒体到达路由器。
物理层：将信号变换为比特流，然后去掉前导码变成帧，将其交付给数据链路层。
数据链路层：将帧的首部和尾部去掉后变成IP数据报，将其交付给网络层。
网络层：解析IP委数据报的首部，从中提取出目的网络地址，然后查找自身的路由表，确定转发端口，再将IP数据报交付给数据链路层。
数据链路层：给IP数据报添加一个首部和一个尾部使之成为帧，将其交付给物理层。
物理层：将帧着作是比特流，若网络是以太网，物理层还会给该比特流前面添加前导码，然后将其变换成相应的信导发送到传输媒体。
Web服务器：
信号通过传输媒体到达Web服务器。
物理层：将信号变换为比特流，然后去掉前导码变成帧，将其交付给数据链路层。
数据链路层：将帧的首部和尾部去掉后变成IP数据报，将其交付给网络层。
网络层：将IP数据报的首部去掉后变成TCP报文段，将其交付给运输层。
运输层：将TCP报文段的首部去掉后变成HTTP请求报文，将其交付给应用层。
应用层：对HTTP请求报文进行解析，然后给主机发回HTP响应报文。
专用术语
- 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等实体：收发双方相同层次中的实体。 - 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。
协议的三要素：语法（定义所交换信息的格式）、语义（定义收发双方所要完成的操作）、同步（定义收发双方的时序关系）。
- 服务：在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下一层所提供的服务。
协议是“水平的"，服务是“垂直的”。
实体看得见相邻下层所提供的服务,但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是"透明的"。
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。
数据链路层的服务访问点为帧的“类型字段”；
网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段”；
运输层的服务访问点为“端口号”。
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令, 这些命令称为服务原语。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。
多个SDU可以合成为一个PDU；一个SDU也可划分为几个PDU。
