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【計算機網路】網路體系結構

2021-09-18 13:10:03 軟體設計

前言:本章作為《計算機網路》系列的開篇文章,內容主要是向大家介紹介紹網路體系結構,引入計算機網路的概念、組成、功能、分類、標準化、性能指標以及體系結構和OSI、TCP/IP參考模型等內容,(參考資料為b站上點擊量最高的兩個計網視頻——王道&方老師,王道有的地方會講的不夠好,大家可以兩個交替看)


文章目錄

  • 1.概念與功能
    • 1.1“四網”
    • 1.2計算機網路的定義
    • 1.3計算機網路的功能
  • 2.組成和分類
    • 2.1組成部分
    • 2.2分類
      • 2.2.1 按作業方式分類
      • 2.2.2 按組成功能分類
      • 2.2.3 按作用范圍分類
      • 2.2.4 按使用者分類
      • 2.2.5 按交換技術分類
      • 2.2.6 按拓撲結構
      • 2.2.7 按傳輸方式分類
      • 2.2.8計網組成、功能、概念、分類思維導圖
  • 3.標準化作業
    • 3.1標準的分類
    • 3.2 如何申請一個因特網標準?
    • 3.3 標準化作業的相關組織
    • 3.4標準化作業及組織思維導圖
  • 4.性能指標
    • 4.1速率
    • 4.2 帶寬
    • 4.3 吞吐量
    • 4.4 時延
      • 4.4.1四類時延總結
    • 4.5 時延帶寬積
    • 4.6 往返時延RTT
    • 4.8 利用率
      • 4.8.1信道利用率
      • 4.8.2 網路利用率
    • 4.9性能指標思維導圖
  • 5.分層結構
    • 5.1 為什么要分層?
      • 5.1.1 網路體系標準
      • 5.1.2 協議
      • 5.1.3 兩個主機交換檔案
    • 5.2 怎么分層?
    • 5.3 概念總結
    • 5.4分層結構思維導圖
  • 6.OSI參考模型
    • 6.1 OSI七層
    • 6.2 ISO/OSI參考模型解釋通信程序
    • 6.3 OSI模型七層描述
      • 6.3.1 應用層
      • 6.3.2 表示層
      • 6.3.3 會話層
      • 6.3.4 傳輸層
      • 6.3.5 網路層
      • 6.3.6 資料鏈路層
      • 6.3.7 物理層
    • 6.4思維導圖
  • 7.TCP/IP參考模型
    • 7.1 OSI與TCP/IP參考模型的不同點
    • 7.2 五層參考模型簡介
    • 7.3 五層參考模型的資料封裝與解封裝
    • 7.4分層結構思維導圖
  • 8.本章知識點思維導圖


本章主要知識點導圖

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其中分層結構算是“類”,ISO/OSI、TCP/IP模型算是“實體”,


1.概念與功能

1.1“四網”

包括電網、有線電視網、電信網、計算機網路

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1.2計算機網路的定義

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,由功能完軟體實作資源共享和資訊傳遞的系統,

互連網就是“網路連接網路”,

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計算機網路是互連的、自治的計算機集合,
互連:通過通信鏈路互聯互通

自治:無主從關系

關于“云”

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1.3計算機網路的功能

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2.組成和分類

2.1組成部分

硬體、軟體、協議(一系列規則和約定的集合)

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2.2分類

2.2.1 按作業方式分類

核心部分提供服務,邊緣部分才能實作端系統與端系統之間的通信,

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邊緣部分:用戶直接使用,包括B/S方式、C/S方式以及P2P方式,

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2.2.2 按組成功能分類

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2.2.3 按作用范圍分類

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2.2.4 按使用者分類

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2.2.5 按交換技術分類

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電路交換:不允許被打斷,通信資源被占用時不能被別人使用,

報文交換、分組交換:都是存盤轉發

2.2.6 按拓撲結構

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2.2.7 按傳輸方式分類

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2.2.8計網組成、功能、概念、分類思維導圖

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3.標準化作業

image-20210907201438248


3.1標準的分類

image-20210907201538091


3.2 如何申請一個因特網標準?

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草案標準這一步不需要了

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3.3 標準化作業的相關組織

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3.4標準化作業及組織思維導圖

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4.性能指標

4.1速率

連接在計算機網路上的主機在數字信道上傳送資料位數的速率

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4.2 帶寬

指的是網路設備所支持的最高速度,單位同速率,是理想條件下最高速率

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帶寬高并不是說傳播速度變快了,而是單位時間內所能傳播的最大資料量,

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4.3 吞吐量

指的是單位時間內通過某個網路的資料總量

帶寬只是理想的狀態,實際情況肯定是小于帶寬的,速率就是實際網速,帶寬是理論網速,吞吐量是一個或多個設備的綜合速率,比如說1000m寬帶的路由器連著三部手機,每部手機都是10mb/s看片,那么速率就是10mb/s,帶寬是寬帶的1000m,路由器吞吐量是30mb/s,即三者之和,

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4.4 時延

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高速鏈路(提高網速),只能減小發送時延,無法減少其他三個時延,

4.4.1四類時延總結

名稱描述計算公式
發送時延資料從主機到信道上所用的時間發送的資料長度/發送速率
傳播時延資料在信道上傳播所花費的時間信道長度/電磁波在信道上傳播的速率
排隊時延資料在路由器前等待前面資料處理的時間無計算方式
處理時延資料在路由器中處理需求的時間無計算方式

4.5 時延帶寬積

公式:時延帶寬積=傳播時延x帶寬
即是鏈路上有多少位元的資料

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4.6 往返時延RTT

發送方發送資料開始,到發送方收到來自接收方的確認(接收方收到資料后便立即發送確認),總共經歷的時延
計算:RTT=傳播時延x2+處理時間(有時可能直接忽略)

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4.8 利用率

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4.8.1信道利用率

信道利用率=有資料通過時間/有+無資料通過時間

4.8.2 網路利用率

網路利用率=信道利用率加權平均值

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利用率越高,延遲越大,所以利用率也不是越高越好!

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4.9性能指標思維導圖

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5.分層結構

5.1 為什么要分層?

image-20210916124230981

5.1.1 網路體系標準

image-20210916124304952

image-20210916124330435

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5.1.2 協議

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image-20210916124804772

5.1.3 兩個主機交換檔案

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向下推一層

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繼續向下推

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5.2 怎么分層?

image-20210916130423237

各層需要完成的主要功能

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同一級別層次之間才有協議的說法,上下層(相鄰層)之間是介面,服務只能是下層為上層提供,

image-20210916132247435

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上層的PDU會作為下一層的SDU,一層一層往下,

img


5.3 概念總結

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5.4分層結構思維導圖

image-20210907222422231


6.OSI參考模型

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6.1 OSI七層

背誦技巧“用試惠淑網聯物”

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名稱作用
應用層直接為用戶的應用行程(例如電子郵件、檔案傳輸和終端仿真)提供服務,如HTTP、SMTP、FTP、DNS等
表示層把資料轉換為能與接收者的系統格式兼容并適合傳輸的格式,即讓兩個系統可以交換資訊
會話層負責在資料傳輸中設定和維護計算機網路中兩臺計算機之間的通信連接
傳輸層負責端到端通訊,可靠傳輸,不可靠傳輸 ,流量控制,復用分用
網路層負責選擇路由最佳路徑,規劃IP地址(ipv4和ipv6變化只會影響網路層),擁塞控制
資料鏈路層幀的開始和結束,還有透明傳輸,差錯校驗(糾錯由傳輸層解決)
物理層定義網路設備介面標準,電氣標準(電壓),如何在物理鏈路上傳輸的更快

6.2 ISO/OSI參考模型解釋通信程序

上四層中間系統用不到,端到端通信,主機A和主機B直接聯系,中間系統只用到了底下四層,

image-20210908111400050

從應用層開始,DATA+H7作為下一層的PDU,以此類推,其中資料鏈路層多加了一個頭部,
物理層什么都不加,只管發送資料(位元流)

image-20210908111742287


6.3 OSI模型七層描述

6.3.1 應用層

image-20210908112832270

6.3.2 表示層

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6.3.3 會話層

image-20210908120743289

6.3.4 傳輸層

image-20210908121956776

6.3.5 網路層

image-20210908122438697

6.3.6 資料鏈路層

image-20210908122727958

6.3.7 物理層

image-20210908123220816


6.4思維導圖

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7.TCP/IP參考模型

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7.1 OSI與TCP/IP參考模型的不同點

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7.2 五層參考模型簡介

image-20210916130754456

image-20210916130828221

在這里插入圖片描述


7.3 五層參考模型的資料封裝與解封裝

A發出資料時,每一層從上到下均添加一個首部PDU,但是資料鏈路層還要多加一個尾部資訊,

而B獲得資料程序則反過來,每一層從下到上剝去首部,逐層向上,直到到達時,就是原始資料!

image-20210908124640629


7.4分層結構思維導圖

image-20210908124736128


8.本章知識點思維導圖

image-20210908124810178

讀者可自行在思維導圖基礎上進行知識點回顧及內容擴展!!!



計算機網路的網路體系結構部分到此介紹結束了,感謝您的閱讀!!!如果內容對你有幫助的話,記得給我三連(點贊、收藏、關注)——做個手有余香的人,

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