計算機網路學習筆記NO.1 計算機網路概述

第一節 計算機網路概念

1.1.1組成·功能·分類

• 網路包含計算機網路
• 計算機網路:是一個將分散的、具有獨立功能的「計算機系統」，通過「通信設備」與「線路」連接起來，由功能完善的軟體實作資源共享和資訊傳遞的系統，
• 計算機網路是「互連」的，自治的計算機集合，

?

互連-互聯互通 通信鏈路 自治-無主從關系

?

計算機網路的功能

1.資料通信（連通性）
2.資源共享 （硬體 軟體 資料）
3.分布式處理 多臺計算機各自承擔統一作業任務的不同部分
4.提高可靠性

計算機網路的組成

1. 「組成部分」 硬體，軟體，協議
2. 「作業方式」

3. 「功能組成」

4. 「計算機網路的分類」

1.1.2標準化作業及相關組織

標準化作業

「RFC」-因特網標準形式:

RFC要上升為因特網正式標準的「四個階段」: 1)「因特網草案」(Internet Draft)這個階段還不是RFC檔案， 2)「建議標準」( Proposed Standard)從這個階段開始成為RFC檔案， 3)「草案標準」（Draft Standard） 4)「因特網標準」( Internet Standard )

標準化相關組織

1.1.3速率相關的性能指標

速率

速率既「位元率」或稱「資料傳輸率」或「位元率」，

位元：1/0位

連接在計算機網路上的「主機」在數字信道上傳送資料「位數」和「速率」

單位:「b/s、kb/s、mb/s、gb/s、tb/s」

帶寬

1. “「帶寬」”原本指某個信號具有的頻帶寬度，既最高頻率與最低頻率之差，單位是赫茲（HZ）

2. 計算機網路中，「帶寬」用來表達網路的通信線路傳送資料的能力，通常是指單位時間內從網路中的某一點到另外一點所能通過的“「最高資料率」”，單位是“位元每秒”，b/s,kb/s,mb/s,gb/s

   「網路設備所支持的最高速度」

列如：鏈路帶寬=1Mb/s 主機在1us內可向鏈路發1bit資料

吞吐量

定義：表示在單位時間內通過某個網路（或者信道、介面）的資料量

吞吐量受網路的帶寬或網路的額定速率的限制，

1.1.4時延、時延帶寬積、RTT和利用率

時延

定義：指資料從網路的一端傳送到另一端所需的時間，也叫延遲或遲延，單位是s，

1. 「發送時延（傳輸時延）」：從發送分組的第一個位元算起，到該分組的最后一個位元發送完畢所需的時間（=資料長度/信道帶寬(發送速率)）
2. 「傳播時延」：取決于電磁波傳播速度和鏈路長度（=信道長度/電磁波在信道上的傳播速率）
3. 「排隊時延」：等待輸出/入鏈路可用
4. 「處理時延」：檢錯、找出口

時延帶寬積

定義：時延帶寬積(bit)=傳播時延(s)X帶寬(b/s)

又稱為以==「位元為單位的鏈路長度」==，既是“「某段鏈路現在有多少位元」”

往返時延RTT

「從發送方發送資料開始到發送方收到接收方的確認」（接收方收到資料后立即發送確認），「總共經歷的時延」，

「RTT越大，在收到確認之前，可以發送的資料越多，」

RTT包括：「往返傳播時延=傳播時延*2」 ， 「以及末端處理時間」，

利用率

• 
• 網路利用率-信道利用率加權平均值

第二節 體系結構與參考模型

1.2.1 分層結構、協議、介面、服務

為什么要分層？

發送檔案前要完成的作業：

1. 發起通信的計算機必須將通信的通路進行「激活」，

2. 要告訴網路如何識別目的主機，

3. 發起通信的計算機要查明目的的主機是否開機，并且與網路正常，

4. 發起通信的計算機要弄清楚，對方計算機中檔案管理程式是否已經做好準備作業，

5. 確保差錯和意外可以解決，

   ……

怎么分層？

「任務」：82年的拉菲郵寄給對方，

1. 各層之間相互「獨立」，每層只實作一種相對獨立的功能，
2. 每層之間「界面自然清晰」，易于理解，相互交流盡可能少，
3. 結構上可分割開.每層都采用「最合適的技術」來實作，
4. 保持「下層」對「上層」的獨立性,「上層單向使用下層提供的服務」，
5. 整個分層結構應該能促進標準化作業，

正式認識分層結構

1. 「物體」：第n層中的活動元素稱為「n層物體」，同一層物體叫做「對等物體」，

2. 「協議」：為進行網路中的對等物體資料交換而建立的規則、標準或約定稱為網路協議【水平】

   • 語法：規定傳輸資料的格式
   • 語意：規定所要完成的功能
   • 同步：規定各種操作的順序

3. 「介面（訪問服務點SAP）」：上層使用下層服務的入口，

4. 「服務」：下層為相鄰上層提供的功能呼叫，【垂直】

   

SDU服務資料單元：為完成用戶所要求的功能而應傳送的資料，

PCI協議控制資訊：控制協議操作的資訊，

PDU協議資料單元：對等層次之間傳送的資料單位，

概念總結

網路體系結構是從「功能」上描述計算機網路結構，

計算機網路體系結構簡稱網路體系結構是「分層結構」，

每層遵循某個/些「網路協議」以完成本層功能，

「計算機網路體系結構」是計算機網路的「各層及其協議」的集合，

第n層在向n+1層提供服務時，此服務不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務提供的功能，

僅僅在「相鄰層間有介面」，且所提供服務的具體實作細節對上一層完全屏蔽，

體系結構是「抽象」的，而實作是指能運行的一些軟體和硬體，

1.2.2 ?OSI參考模型

計算機網路分層結構：

• 「7層」OSI參考模型^法定標準
• 「4層」TCP、IP參考模型^事實標準

ISO/OSI參考模型——怎么來的？

為了解決計算機網路復雜的大問題——分層結構（「按功能」）

目的：支持「異構網路系統」的互聯互通，

國際標準化組織（ISO）于1984年提出開放系統互連（OSI）參考模型，

? 「注：理論成功，市場失敗，」

ISO/OSI參考模型

順口溜：「物聯網淑惠試用」，

每層完成特定功能

ISO/OSI參考模型解釋通信程序

應用層

定義：所有能和用戶互動產生網路流量的程式

典型應用層服務：

• 檔案傳輸（FTP）

• 電子郵件（SMTP）

• 萬維網（HTTP）

  ……

表示層

定義：用于處理兩個通信系統中交換資訊的表示方式（語意和語法）

「功能一：資料格式交換 ^翻譯官」

「功能二：資料加密解密」

「功能三：資料壓縮和恢復」

會話層

定義：向表示層物體/用戶行程提供「建立鏈接」并在連接上「有序」地「傳輸」資料，

這是會話，也是建立「同步（SYN）」

「功能一：建立、管理、終止會話」

「功能二：使用校驗點可使會話在通信失效時從校驗點/同步點繼續恢復通信，實作資料同步，（適用于傳輸大檔案）」

傳輸層

定義：負責主機中「兩個行程」的通信，即「端到端」的通信，傳輸單位是報文段或用戶資料報

「功能一：==可==靠傳輸、不可靠傳輸」

「功能二：==差==錯控制」

「功能三：==流==量控制」

「功能四：復==用==分用」

?

復用：多個應用層行程可同時使用下面運輸層的服務，

分用：運輸層把收到的資訊分別交付給上面應用層中相應的行程，

主要協議：TCP、UDP

?

順口溜：可差的也能留用？

網路層

定義:主要任務是把「分組」從源端傳到目的端，為分組交換網上的不同主機提供通信服務，

網路層傳輸單位是「資料報」，

「功能一：路由選擇^最佳路徑」

「功能二：流量控制」

「功能三：差錯控制」

「功能四：擁塞控制」

?

若所有節點都來不及接受分組，而要丟棄大量分組的話，網路就處于「擁塞」狀態，因此要采取一定措施，緩解這種擁塞

?

主要協議：IP/IPX/ICMP/IGMP/ARP/RARP/OSPF

資料鏈路層

定義:主要任務是吧網路層傳下來的資料報「組裝成幀.」

資料鏈路層/鏈路層的傳輸單位是「幀」.

「功能一:成幀(定義幀的開始和結束)」

「功能二:差錯控制 ^{幀錯+位錯}」

「功能三:流量控制」

「功能四:訪問(接入)控制 ^{控制對信道的訪問}」

主要協議:

? SDLC/HDLC/PPP/STP

物理層

定義：主要任務是在「物理媒體」上實作位元流的透明傳輸，

物理層傳輸單位是「位元」，

「透明傳輸」：指的是不管所傳資料是什么樣的位元組合，都應當能夠在鏈路上傳送，

「功能一：定義介面特性」

「功能二：定義傳輸模式^{單工/半雙工/雙工}」

「功能三：定義傳輸速率」

「功能四：位元同步」

「功能五：位元編碼」

1.2.3 TCP、IP參考模型和5層參考模型

OSI參考模型與TCP/IP參考模型

OSI參考模型與TCP/IP參考模型相同點

1. 都分層
2. 基于獨立的協議堆疊的概念
3. 可以實作異構網路互聯

OSI參考模型與TCP/IP參考模型不同點

1. 0SI定義三點:服務、協議、介面

2. 0SI先出現，參考模型先于協議發明，不偏向特定協議

3. TCP/IP設計之初就考慮到異構網互聯問題，將IP 作為重要層次

「面向連接」分為三個階段，第一是建立連接，在此階段，發出一個建立連接的請求，只有在連接成功建立之后，才能開始資料傳輸，這是第二階段，接著，當資料傳輸完畢，必須釋放連接，而面向「無連接」沒有這么多階段，它直接進行資料傳輸，

五層參考模型

「結合了OSI和TCP/IP的優點」

5層參考模型的資料封裝與解封裝

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