（二）计算机网络体系结构与参考模型

计算机网络分层结构：

计算机网络为什么要采用分层结构？

分层，是为了更好地管理当网络大时，就必须采取分层，并且每一层都需要实现所对应的功能，这样才会有更好的发展。但是，分层又不能太多，如果分层太多，资源浪费就很多，所以。TCP/IP折中地采用4层结构模型，（在教材中为了更好地描述各层的工作原理，常常被看做5层）

1.实体：任何可以发送或接收信息的硬件或者软件进程。通常是一个特定的软件模块。

2.对等层：不同机器上的同一层。

对等实体：同一层上的实体。

协议：

协议是一种规则，并且是控制两个对等实体进行通信的规则，也就是水平的。

协议由下面三个部分组成：

1.语义：对构成协议元素的含义的解释，即

讲什么

。

2.语法：数据与控制信息的结构或格式，即

怎么讲

。

3.同步：规定了事件的执行顺序。

接口：

接口又被称为服务访问点，从物理层开始。每一层都向上提供服务访问点（接口），所以没有接口就不能提供服务。

1.服务数据单元（SDU）：第n层的服务数据单元记作 n-SDU。

2.协议控制信息（PCI）:第n的协议控制信息，记作 n-PIC。

3.接口控制信息（ICI）:第n层的接口控制信息，记作 n-ICI。

4.协议数据单元（PDU）:

第n层的服务数据单元（SDU）+第n层的协议控制信息（PCI）=第n层的协议数据单元（PDU）

即n-SDU+n-PIC=n-PDU

表示的是：同等层对等实体间传送的数据单元。

另外n-PDU=（n-1）SDU。例如：网络层的整个IP分组交到数据链路层，整个IP分组成为数据链路层的数据部分。

5.接口数据单元（IDU）：第n层的服务数据单元（SDU）+第n层的接口控制信息(ICI)=第n层的接口数据单元（IDU）

即：

n-SDU+n-ICI=n-PDU

表示的是在相邻层接口之间传送的数据单元。

服务：

服务指下层为相邻上层提供的功能调用。协议是水平的，而服务是垂直的。即下层向上层通过接口提供服务。

服务氛围三类：

1.面向连接的服务和面向无连接的服务：

面向连接的服务：当通信双方通信时，要事先建立一条通信线路，该通信线路包括建立连接，使用连接、释放连接三个过程。（TCP协议）

面向无连接的服务：通信双方不需要事先建立通信线路，而是把每个带有目的地址的包传送到线路上，由系统选择线路进行传输，（IP协议、UDP协议）

面向连接的服务与面向无连接的服务对照：

服务	优点	缺点
面向连接	可靠信息流，信息回复确认	占用通信信道
面向无连接	不占用通信信道	信息可能丢失，信息无回复确认

2.有应答服务与无应答服务：

有应答服务：指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答。

无应答服务：指接收方在收到数据后不自动给出应答。

3.可靠服务与不可靠服务：

可靠服务：指网络具有检错，纠错，应答机制。能保证数据正确。可靠地传送到达目的地。

不可靠服务：指网络不能保证数据正确、可靠地传送到达目的地，网络只能尽量正确，可靠，是一种“尽力而为”的服务.

注意：并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有那些能够被高一层实体“发现”的功能才能称为服务：

iso/osi参考模型和TCP/IP参考模型：

1.五层结构的总结：

OSI参考模型具有7层结构，而TCP/IP参考模型只有4层结构（一般看成5层结构）。在OSI参考模型中表示层和会话层不是重点，只需掌握5层结构。

5层结构参考模型各层的总结如下表：

应用层（用户对用户）	任务：提供系统与用户的接口 功能：1.文件传输。2.访问和管理；3.电子邮件服务。 协议：FTP、SMTP、POP3、HTTP
传输层（运输层） （应用对应用，金星对进程）	传输单位：报文段（TCP）或用户数据报（UDP） 任务：负责主机中两个进程之间的通信。 功能：1.为端到端连接提供可靠地传输服务。2.为端到端连接提供流量控制，差错控制、服务质量等管理。 协议：TCP/UDP
网络层（IP层）（主机对主机）	传输单位：数据报 所实现的硬件：路由器。 任务：1.将传输层传下来的报文段封装成分组。2。选择适当的路由，使传输层传下来的分组能够交付到目的主机。 功能：1.为传输层提供服务。2.组包和拆包。3.路由选择。4.拥塞控制。 协议：ICMP/ARP/RARP/IP/IGMP
数据链路层（链路层）	传输单位：帧 所实现的硬件：交换机，网桥 任务：将网络层传输下来的IP数据报组装成帧。 功能：1.链路连接的建立，拆除，分离，2.帧定界和帧同步。3.差错控制 协议：PPP/HDIC/ARQQ
物理层	传输单位：比特 所实现的硬件：集线器，中继器 任务：透明底传输比特流 功能：为数据端设备提供传输数据通路。

2.OSI参考模型和TCP/IP参考模型的区别：

OSI参考模型	TCP/IP参考模型
1.3个主要概念：服务。接口。协议 2.协议由很好的隐藏性 3.产生在协议发明之前 4.共有7层    网络层：连接和无连接    传输层：仅有面向连接	1.没有明确区分服务，接口，协议。 2.产生在协议发明之后 3.共有4层（注意：不是5层）    网络层：仅有无连接    传输层：面向连接和无连接

3.会话层与表示层的基本功能：

1.会话层：在两个结点之间建立，维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理控制，保证会话数据可靠传送。

2.表示层：负责处理在两个内部数据表示结构不同的通信系统交换信息的表示格式。为数据加密解密以及提高数据的传输速率提供必要的数据压缩和解压等功能。

计算机网络的性能指标：

1.时延：

时延是指数据从网络或链路的一端传送到另外一端所需要的时间。（也称延迟或迟延）
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由以下几个部分组成：

（1）发送时延（传输时延）：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，即从发送数据帧的第一位算起到该帧的最后一位发送完毕所需要的时间，因此。发送时延也被称为传输时延。公式为：

                                                                      发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

2.传播时延：是指电磁波在信道通信中传播一定距离所需要的时间。公式为：

                                                                     传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上传播的速度（m/s）

3.处理时延：是指主机或路由器在接收到分组时进行处理所需要的时间。

4.排队时延。分组在进行网络传输时，要经过许多的路由器，蛋分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理，在路由器确定了转发接口后，还需要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。

                                                                     总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

2.时延贷款积：

时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

                                                                                        时延带宽积=传布时延  x  带宽

3.往返时间：

从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认消息总共经历的时间。

4.利用率：

包括信道利用率和网络利用率两种；

信道利用率：指某个信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过），完全空闲时利用率为0.

网络利用率：是指全网络的信道利用率的加权平均值，

注意：不是信道利用率与网络利用率越高越好。因为利用率越高，会导致数据在路由器中转发延时越长。