計算機網路概述
文章目錄
- 計算機網路概述
- 一、計算機網路向用戶提供的最重要的功能
- 二、因特網概述
- 三、因特網的組成
- 四、幾種不同類別的網路
- 五、計算機網路的性能指標
- 六、計算機網路的體系結構
一、計算機網路向用戶提供的最重要的功能
- 連通性：上網用戶之間都可以交換資訊
- 共享：資訊共享、軟體共享(如遠程桌面)、硬體共享(如兩臺計算機通過網路使用同一臺列印機)
二、因特網概述
- 網路由若干結點和連接結點的鏈路組成
- 互聯網是網路的網路
- 因特網是全球最大的互聯網，連接在因特網上的計算機都稱為主機
注意：網路把許多計算機連接在一起，互聯網把許多網路連接在一起，如圖：
- 因特網發展的三個階段：
(1) 第一階段是從單個網路向互聯網發展的階段
(2) 第二階段的特點是建成了三級結構的因特網
三級計算機網路分為主干網、地區網、校園網(或企業網)
(3) 第三階段的特點是形成了多層次ISP結構的因特網
ISP指的是因特網服務提供者，如聯通、電信、移動等，如圖：
三、因特網的組成
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邊緣部分：由所有連接在因特網上的主機(端系統)組成，這部分是用戶直接使用，用于進行通信 和資源共享
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核心部分：由網路和連接這些網路的路由器組成，這部分為邊緣部分提供連通性和交換的服務
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兩種邊緣部分的主機間通信方式：
主機間運行的程式之間的通信方式可劃分為兩大類
(1) 客戶服務器方式(C/S方式)：
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客戶和服務器指的是兩個應用行程
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客戶是服務請求方，服務器是服務的提供方，如圖：
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客戶軟體的特點：
① 當多個計算機都從服務器下載資源，網路會卡頓
② 客戶程式必須知道服務器程式的地址 -
服務器軟體的特點：
系統啟動后一直不斷的運行著，被動的等待并接受來自客戶的通信請求，即服務器程 序不需要知道客戶程式的地址
(2) 對等方式(P2P方式)：
- 指的是兩個主機在通信時并不區分哪一個是客戶哪一個是服務器
- 兩個主機只要運行了對等連接軟體，就可以進行平等的對等連接通信
- 雙方都可以下載對方已經存盤在硬碟中的共享資源
- 對等連接方式特點：
本質上仍然是客戶服務器方式，只是每一個主機既是客戶又是服務器，如圖：
D從服務器下載，C可從D或服務器下載， F可從C或D或服務器下載，故下載人數 越多，下載源越多，下載越快
- 因特網的核心部分
(1) 向邊緣部分的主機提供連通性，使邊緣部分的任何一個主機都能夠與其他主機通信
(2) 核心部分起重要作用的是路由器
(3) 路由器是實作分組交換的關鍵結構，其任務是轉發收到的分組
(4) 電路交換
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電路交換的三個程序：建立連接、通信、釋放連接
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電路交換舉例：
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由以上得知電路交換的線路利用率很低
(5) 分組交換
- 特點
(1) 在發送端，把較長的報文劃分成較短的、固定長度的資料段
(2) 每一個資料段前面添加首部構成分組
(3) 以分組為傳輸單元，依次把分組發送到接收端
(4) 分組首部的重要性：
- 首部含有地址等控制資訊
- 結點交換機根據分組首部中的地址資訊，把分組轉發到下一個結點交換機
- 以這種存盤轉發方式，最終分組可到達目的地
(5) 接收端收到分組后剖去首部還原成報文
(6) 路由器
- 在路由器的輸入和輸出埠之間沒有直接連線
- 路由器處理分組的程序是：
① 把收到的分組先放入快取(臨時存盤)
② 查找轉發表，找出某個目的地址應從哪個埠轉發
③ 把分組送到適當的埠轉發出去 - 主機和路由器的作用不同：
① 主機向網路發送分組，從網路接收分組
② 路由器對分組進行存盤轉發
(7) 分組交換的特點
- 分組交換不需要提前確定線路，會在每個路由器找到最佳路徑，避免了占線問題
- 分組在各結點存盤轉發時需要排隊，這會造成一定的時延
- 分組必須攜帶首部，造成了一定的開銷
(8) 報文交換方式
- 不會將資料分段
- 報文一般比分組長的多
- 報文交換的時延較長
(9) 三種交換方式的對比
四、幾種不同類別的網路
五、計算機網路的性能指標
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速率
速率即資料率或位元率，是計算機網路中最重要的一個性能指標，速率的單位是b/s，kb/s等 -
帶寬
帶寬是數字信道所能傳送的最高資料率，單位是b/s (bit/s) -
吞吐量
吞吐量表示在單位時間內通過某個網路(或信道、介面)的資料量 -
時延
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傳輸時延(發送時延)：發送資料時，資料塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間，也就是從 發送資料幀的第一個位元算起，到該幀的最后一個位元發送完畢所需要的時間
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傳播時延：電磁波在信道中傳播一定的距離而花費的時間
注意：傳播速率和傳輸速率是兩個完全不同的概念
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處理時延：在結點中為存盤轉發而進行一些必要的處理所花費的時間
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排隊時延：節點中分組排隊所經歷的時延
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總時延 = 發送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延
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四種時延所產生的地方：
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對于高速鏈路，提高的僅僅是資料的發送速率，而不是位元在鏈路上的傳播速率
- 時延帶寬積
表示鏈路中充滿資料量時的情況 - 利用率
- 信道利用率是某信道有百分之幾是被利用的(有資料通過的)，完全空閑的信道利用率是零
- 網路利用率是全網路信道利用率的加權平均值
- 信道利用率并不是越高越好，當信道的利用率增大時，該信道的時延也迅速增加
類比路上的車，車越多，利用率越高，但堵車，速度慢；車少，利用率低，但速度快
- 往返時間
從發送方發送資料開始，到發送方收到接收方確認收到資料的回應
六、計算機網路的體系結構
- 兩種國際標準
- 法律上的國際標準OSI并沒有得到市場的認可
- 事實上的國際標準是TCP/IP
- 對計算機網路分層的好處
- 各層之間是獨立的，互不影響
- 能促進標準化作業
- 上層單向使用下層提供的服務
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具有五層協議的體系結構
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主機1向主機2發送資料
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主機2接收從主機1發來的資料
- 物體、協議、服務和服務訪問點
- 物體表示任何可發送或接收訊息的硬體或軟體行程
- 協議是兩個對等物體間進行通信的規則的集合
- 本層能夠向上層提供服務，要實作本層的協議，需要使用下層提供的服務
- 協議是水平的，服務是垂直的
- 兩層物體進行互動的地方稱為服務訪問點SAP
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