哈工大計網復習（一）緒論
2021-12-07 09:52:34 軟體設計
1.計算機網路是通信技術+計算機技術，互連的、自治的計算機集合
- 自治：無主從關系 互連：互聯互通
- 通過交換網路互連主機，交換節點：路由器/交換機
- Internet：全球最大的互聯網路，數以百萬計的互連計算設備集合&通信鏈路&分組交換(路由器、交換機)
2.網路協議
- 計算機網路基礎：硬體(主機、路由器、通信鏈路等)
- 協議：資料交換所遵守的規則
- 協議三要素：語法（資料與控制資訊的結構或格式）、語意（何時發出何種控制資訊、完成何種動作及做出何種回應）、時序（事件順序、速度匹配）
- Internet協議標準：RFC/IETC
3.計算機網路結構
主機：位于網路邊緣、運行網路應用程式 web +email C/S應用 P2P模型
將網路邊緣接入核心網路 用戶關心：帶寬、共享/獨占
- DSL接入（數字用戶線路），利用不同載頻傳輸聲音、資料
- 電纜網路接入：混合光纖同軸電纜
各家庭共享至電纜頭端的接入網路
- 機構接入網路（Ethernet），端系統直接連接以太網交換機
- 無線接入網路：通過共享無線接入網路連接端系統&路由器、基站
- 無線局域網LAN、廣域無線接入3G\4G
關鍵功能：路由+轉發
路由：確定分組從源到目的傳輸路徑
轉發：將分組從路由器輸入埠交換至正確輸出埠
解決：資料從源主機經網路核心達目的主機，資料交換
4.Internet結構：網路之網路
- 端系統通過接入ISP連接到Internet，接入ISP需進一步互連，構成復雜的網路互連的網路
- Regional net：區域網路，連接接入ISP和運營商ISP
- 內容提供商網路 Content provider network：運行自己的網路并就近為用戶提供服務、內容，如Google通常繞過一級ISP和區域ISP
- 一級商業ISP 網通、電信等，提供國家或國際范圍覆寫
5.資料交換-電路交換——傳輸時延最小
- 特點：
- 最典型電路交換網路：電話網路
- 電路交換三個階段：建立連接、通信、釋放連接
- 獨占資源
- 電路交換共享中繼線：多路復用
- 不適合突發性傳輸（建立電路時延太大）
6.多路復用
- 鏈路/網路資源劃分為資源片，資源片分配給各路呼叫，每路呼叫獨占分配到的資源片
- 典型多路復用：FDM/TDM/WDM/CDM
- FDM頻分多路復用：各用戶占用不同帶寬（Hz）
- TDM時分多路復用
- 波分多路復用：光的頻分多路復用
- 碼分多路復用：
- 每個用戶一個唯一的mbit碼片序列，0用-1表示，1用+1表示
- 編碼信號=原始資料*碼片序列，發送位元1，則發送mbit碼片序列，發送位元0，則發送mbit碼片序列反碼
- 各用戶碼片序列相互正交
- 用發送方的碼片序列編碼發送資料
- 各用戶疊加向量為
- 解碼：碼片序列與編碼信號內積
7.報文/分組交換
- 報文：源發送的資訊整體，比如一個檔案
- 分組交換：報文拆分出的一系列相對較小資料包，需要報文的拆分與重組，產生額外開銷，分組=頭+資料
- 存盤轉發：報文交換以完整報文存盤轉發，分組交換對較小分組存盤轉發
- 分組交換傳輸時延=L/R，L為分組長度Lbit
- 報文交換，每次傳輸報文需M/R秒，報文長度為Mbit
- 分組交換時間T = M/R+(H-1)L/R H為跳步數，h-1=n，n為中間經過的路由器個數
- 分組交換
- 允許更多用戶同時使用網路，充分共享網路資源，
- 適用于突發資料傳輸網路、資源充分共享，無需呼叫建立
- 可能產生擁塞：分組延遲和丟失
8.計算機網路性能
- 速率，位元率：單位時間傳輸資訊量 bps kb/s Mb/s Gb/s
- 帶寬：信號具有的頻帶寬度，網路的帶寬常指數字信道所能傳送的最高資料率，單位bps 常用：kb/s Mb/s Gb/s
- 丟包/時延：分組到達速率超過輸出鏈路容量，分組排隊，等待輸出鏈路可用
- 四種分組延遲：dnodal = dproc+dqueue+dtrans+dprop
- 節點處理延遲dproc：差錯檢測、確定輸出鏈路
- 排隊延遲dqueue：等待輸出鏈路可用、取決于路由器擁塞程度（這兩個在做題中基本都忽略）
流量強度=La/R ~0:平均排隊延遲很小
->1 平均排隊延遲很大
>1超出服務能力，平均排隊延遲無限大
- 傳輸延遲dtrans：L/R 發送一個分組的傳輸延遲
- 傳播延遲dprop：d/s 物理鏈路長度/信號傳播速度，分組在物理鏈路上的傳播時間
- 時延帶寬積 = 傳播時延*帶寬 = dprop*R bits 以位元為單位的鏈路長度
- 丟包：佇列快取容量有限、分組到達已滿佇列將被丟棄
- 丟包率 = 丟包數/已發送分組總數
- 吞吐量：發送端和接收端傳送資料的速率
- 每條連接端到端的吞吐量受瓶頸鏈路的限制，即吞吐量最小的鏈路的限制
- 信道利用率:(N*L/R)/(L/R+2*RTT)
- 信道利用率*資料傳輸速率=吞吐量
9.計算機網路體系結構
- 組成部分：主機、路由器、各種鏈路、應用、協議
- 描述網路的系統結構：分層結構，模塊化分層易于系統更新、維護
- 協議：同層兩個對等物體進行通信的規則集合，協議是水平的
- 服務：任意物體需使用下層服務，遵循本層協議，實作本層功能，像上層提供服務，服務垂直
- 下層協議實作對上層用戶是不可知的，黑盒
- 通過服務訪問點SAP，相鄰層物體通過介面進行互動
10.OSI參考模型
- 資料封裝：增加控制資訊（地址+差錯檢測編碼+協議控制）
- 物理層：介面特性、位元編碼、資料率、位元同步、傳輸模式（單工、半/全雙工） 設備：集線器
- 資料鏈路層：
- 結點-結點間資料傳輸、組幀、物理尋址，通過幀頭增加發送/接收端物理地址標識資料幀發送/接收端
- 功能：流量控制、差錯控制、訪問控制
- 網路層：
- 負責源主機到目的主機分組交付，可能穿越多個網路
- 邏輯尋址，確保資料送達目的主機，如IP地址
- 路由：路由器互連網路，路徑選擇，路由分組至最終目的主機
- 傳輸層：
- 端到端，行程間完整報文傳輸
- 功能：分段與重組、SAP尋址、連接控制、流量控制、差錯控制
- 應用層功能：
- 支持用戶通過代理（如瀏覽器）或介面使用網路服務
- 典型應用：FTP/SMTP/HTTP
- TCP/IP參考模型：應用層/運輸層/網際層/網路介面層
- 應用層發報文，傳輸層封裝成報文段tcp/資料報udp，網路層封裝成ip資料報，鏈路層封裝成資料幀，物理層不存在下一層，不需要封裝，直接轉為位元流發送
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