计算机网络:
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
信息时代:以网络为核心
大众熟知的三大类网络:
发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
“三网融合”:融入现代计算机网络技术
Internet(互联网)是什么:全球最大、最重要的计算机网络,互联网就是众多计算机相互连接然后构成的网络。
互联网 ≠互连网。互连网:局部范围互连起来的计算机网络。
这两个特性是 Internet 提供许多服务的基础。
指“互联网+各个传统行业”。
把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域。
需要加强对互联网的管理。
网络:把许多计算机连接在一起。
互连网:把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
用“云”表示网络:主机在“云”里
计算机网络:
互联网(internet):
多个网络通过一些路由器相互连接起来,构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。
“网络的网络”(network of networks)。
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互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。
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标准发表:以 RFC 的形式
标准化过程:
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从互联网的工作方式上看,可以划分为两大块:
电路交换分为三个阶段:
这种必须经过“建立连接(占用通信资源)、通话(一直占用通信资源)、释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称为电路交换。
通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
采用存储转发技术
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数据段前面添加首部就构成了分组 (packet),分组又称为“包”,而分组的首部也可称为“包头”。分组是在互联网中传送的数据单元。
发送端依次把各分组发送到接收端。接收端收到分组后剥去首部,还原成原来的报文
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分组在互联网中的转发:
优点 | 所采用的手段 |
---|---|
高效 | 在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。 |
灵活 | 为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。 |
迅速 | 以分组作为传送单位,可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。 |
可靠 | 保证可靠性的网络协议;分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性。 |
缺点 | 描述 |
---|---|
排队延迟 | 分组在各路由器存储转发时需要排队。 |
不保证带宽 | 动态分配。 |
增加开销 | 各分组必须携带控制信息;路由器要暂存分组,维护转发表等。 |
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类别 | 作用范围或距离 |
---|---|
广域网 WAN | |
(Wide Area Network) | 通常为几十到几千公里。有时也称为远程网(long haul network)。是互联网的核心部分。 |
城域网 MAN | |
(Metropolitan Area Network) | 作用范围一般是一个城市,作用距离约为 5~50 公里。 |
局域网 LAN | |
(Local Area Network) | 局限在较小的范围(如 1 公里左右)。通常采用高速通信线路 |
个人区域网 PAN | |
(Personal Area Network) | 范围很小,大约在 10 米左右。有时也称为无线个人区域网 WPAN (Wireless PAN)。 |
若中央处理机之间的距离非常近(如仅 1 米甚至更小些),则一般就称之为多处理机系统,而不称它为计算机网络。
类别 | 作用范围或距离 |
---|---|
公用网 | |
(public network) | 按规定交纳费用的人都可以使用的网络。也可称为公众网。 |
专用网 | |
(private network) | 为特殊业务工作的需要而建造的网络。 |
公用网和专用网都可以传送多种业务。如传送的是计算机数据,则分别是公用计算机网络和专用计算机网络。
接入网 AN (Access Network)
性能指标:从不同的方面来度量计算机网络的性能。
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是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iK7xnUY9-1632473399410)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924145102020.png)]
是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
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电磁波传播速率:
注意:发送时延与传播时延有本质上的不同。
主机或路由器在收到分组时,为处理分组(例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出,使分组丢失,这相当于排队时延为无穷大。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
四种时延产生的地方:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-n24IDqfx-1632473399413)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924145702925.png)]
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率,而不是比特在链路上的传播速率。
提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。
又称为以比特为单位的链路长度
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管道中的比特数表示从发送端发出但尚未到达接收端的比特数。
只有在代表链路的管道都充满比特时,链路才得到了充分利用。
表示从发送方发送完数据,到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UEPNTuq3-1632473399416)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924150037797.png)]
往返时间 RTT = 结点 A 到 B 的传播时延 tP + 结点 B 处理和排队时延 tPQB + 结点 B 发送时延 tTB + 结点 B 到 A 的传播时延 tP
= 2 x 传播时延 tP + 结点 B 处理和排队时延 tPQB + 结点 B 发送时延 tTB
往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
信道利用率:
网络利用率:
全网络的信道利用率的加权平均值
信道利用率不是越高越好,注意分析
当某信道的利用率增大时,时延会迅速增加。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-S1RJ9m2E-1632473399417)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924150543485.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cXYBaTAe-1632473399418)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924151012318.png)]
层 | 各层主要功能 |
---|---|
5 应用层 | 任务:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。 协议:定义的是应用进程间通信和交互的规则。 把应用层交互的数据单元称为报文(message) 例如:DNS,HTTP,SMTP |
4运输层 | 任务:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。具有复用和分用的功能。 主要使用两种协议: 传输控制协议 TCP 提供面向连接的、可靠的数据传输服务。 数据传输的单位是报文段 (segment) 用户数据报协议 UDP 提供无连接的尽最大努力 (best-effort) 的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性)。 数据传输的单位是用户数据报。 |
3网络层 | 为分组交换网上的不同主机提供通信服务。 两个具体任务: 路由选择:通过一定的算法,在互联网中的每一个路由器上,生成一个用来转发分组的转发表。 转发:每一个路由器在接收到一个分组时,要依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。 网络层协议是无连接的网际协议 IP (Internet Protocol) 和许多种路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或 IP 层。 IP 协议分组也叫做 IP 数据报,或简称为数据报。 |
2数据链路层 | 任务:实现两个相邻节点之间的可靠通信。 在两个相邻节点间的链路上传送帧(frame) 如发现有差错,就简单地丢弃出错帧。 如果需要改正出现的差错,就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层协议复杂。 |
1物理层 | 实现比特(0 或 1)的传输。 确定连接电缆的插头应当有多少根引脚,以及各引脚应如何连接。 注意:传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等,并不在物理层协议之内,而是在物理层协议的下面。 |
数据在各层之间的传递过程:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-e6mrUXEj-1632473399419)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924152236591.png)]
对等层与协议数据单元
协议和服务的区别:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JT0FLtAp-1632473399421)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924152652691.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QBnkZAKf-1632473399422)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924152747560.png)]
路由器在转发分组时最高只用到网际层,没有使用运输层和应用层
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-AFCZShdD-1632473399423)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924152944882.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4fPAUujQ-1632473399424)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924153035977.png)]
设计理念:网络核心部分越简单越好。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-yb5XLE8U-1632473399426)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924153053985.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JLlu6IYb-1632473399428)(C:\Users\10466\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210924153108083.png)]
协议和服务的区别:
[外链图片转存中…(img-JT0FLtAp-1632473399421)]
[外链图片转存中…(img-QBnkZAKf-1632473399422)]
路由器在转发分组时最高只用到网际层,没有使用运输层和应用层
[外链图片转存中…(img-AFCZShdD-1632473399423)]
[外链图片转存中…(img-4fPAUujQ-1632473399424)]
设计理念:网络核心部分越简单越好。
[外链图片转存中…(img-yb5XLE8U-1632473399426)]
[外链图片转存中…(img-JLlu6IYb-1632473399428)]