计算机网络（一）——计算机网络体系结构

计算机网络体系结构

核心考点： 1．OSI参考模型与TCP/IP模型
　　　　　 2．计算机网络协议、接口、服务
　　　　　３．网络体系结构、分层
　　　　　４．无连接服务和面向连接服务的联系与区别

一、计算机网络概述
１．计算机网络概念
　　计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统集合。所谓自治即能够进行自我管理、配置和维护的计算机。
２．计算机网络组成
　　物理组成：包括硬件、软件、协议三大部分。
　　　　　　　硬件：主机、通信处理机、通信线路和交换设备。
　　　　　　　软件：实现资源共享的软件。
　　　　　　　协议：数据在线路上的传输协议。
　　
　　工作方式：分为边缘部分和核心部分。
　　　　　　　边缘部分：主机，用来进行通信和资源共享。
　　　　　　　核心部分：网络和路由器，为边缘部分提供连通性和交换服务。
　　
　　功能组成：通信子网和资源子网。
　　　　　　　通信子网：包括物理层、数据链路层和网络层，为网络提供数据传输、交换和控制能力。
　　　　　　　资源子网：负责数据处理业务。
３．计算机网络功能
　　数据通信：最基本最重要的功能。包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由选择等功能。
　　资源共享：数据、软件、硬件资源。
　　分布式处理：利用空闲计算机资源。对用户是透明的。
４．计算机网络分类
　　（１）分布范围：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）
　　（２）拓扑结构：星型、总线型、环形、网状形
　　（３）传输技术：广播式、点对点
　　（４）使用者：公用网、专用网
　　（５）数据交换技术：报文交换、电路交换、分组交换
５．标准化工作及相关组织
　　 ①互联网草案　②建议标准（RFC文档）　③草案标准　④互联网标准
　
二、计算机网络体系结构与参考模型
１．协议
　　控制两个对等实体进行通信的规则。包括：语义、语法、同步。
２．接口
　　从物理层开始，每一层都向上层提供的服务访问点。
　　服务数据单元（SDU）、协议控制信息（PCI）、接口控制信息（ICI）、
　　协议数据单元（PDU）：n-PDU=n-PCI+n-SDU, n-PDU=(n-1)-SDU
　　接口数据单元（IDU）：n-IDU=n-SDU+n-ICI，即在临层接口传送数据单元
３．服务
　　下层为相邻上层提供的功能调用。协议是水平的，服务是垂直的。
　　面向连接：通信时事先建立通信线路。如TCP。
　　面向无连接：把带有目的地址的报文传送到线路上由系统传输。如ID、UDP。

服务	优点	缺点
面向连接	可靠信息流、信息回复确认	占用通信信道
面向无连接	不占用信道	信息流可能丢失、信息无回复确认

4.ISO/OSI参考模型与TCP/IP参考模型
　　OSI参考模型具有7层结构，TCP/IP模型有4层结构，教材上讲解的5层结构是综合了二者的优点

应用层	任务：提供系统与用户的接口 功能：文件传输、访问和管理、电子邮件
传输层	传输单位：报文段（TCP）或用户数据包（UDP） 任务：负责主机中两个进程之间的通信 功能：为端到端连接提供可靠的传输服务、流量控制、差错控制等
网络层	传输单位：数据报　　实现硬件：路由器 任务：将传输层下来的报文段封装成分组、选择路由是传输层下来的分组交付主机 功能：①.为传输层提供服务②组包和拆包③路由选择④拥塞控制
数据链路层	传输单位：帧　　　　实现硬件：交换机、网桥 任务：将网络层传下来的IP数据报组装成帧 功能：①链路连接②帧定界和帧同步③差错检测
物理层	传输单位：比特　　　实现硬件：集线器、中继器 任务：透明地传输比特流 功能：为数据端设备提供传送数据通路

５．计算机网络性能指标
　　１）时延
　　①发送时延（传输时延）：发送数据帧的第一位到最后一位发送完毕所需时间。
　　　　　　　　　　发送时延＝数据帧长度（bit）／发送速率（bit/s）
　　②传播时延：电磁波传播所需时间。
　　　　　　　　　　传播时延＝信道长度／电磁波传播速度(2*10^8 m/s)
　　③处理时延：主机或路由器处理所需时间。
　　④排队时延
　　　　　　　　总时延＝发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延
　　２）时延带宽积
　　以比特为单位的链路长度。时延带宽积＝传播时延＊带宽。
　　３）往返时间
　　从发送方发送数据开始，到发送方接收到来自接收方的确认消息经历的时间。
　　４）利用率
　　包括信道利用率和网络利用率。

参考文献：天勤and王道