计算机网络:基础知识01

                 计算机网络基础知识

   因特网的概述

      1.网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成的。如图(a)

                                     


     2.网络和网络可以有路由器连接起来形成一个更大的网络，我们称为互联网。如图(b)

                                                     


    3.因特网为世界上最大的互联网，习惯上我们把连接互联网的计算机叫做主机(host)。如下图

                                                   


    4.网络把许多计算机连接在一起，而因特网把许多网络连接到一起。

    

    5.两个不同意义的internet和Internet

· internet 互联网 多个计算机互联成的网络，通信协议可以是任意的
·Internet 因特网 全球最大的采用的TCP/IP 的网络规则，采取TCP/IP做为通信规则

因特网的三个阶段

 
第一阶段为单个分组交换网络ARPANET，是因特网的前身。采取TCP/IP协议，人们意识到不能仅用单独网络解决通信问题，所有进而出现第二阶段
第二阶段为三级结构的因特网，主干网.地区网.校园网(或者企业网)，然而世界上的公司纷纷接入因特网，网络的通信量急剧增大。满足不了需求。
    第三阶段为多层ISP结构因特网(ISP:因特网服务提供者 如 电信 联通 移动)。ISP可以向因特网管理机构申请很多IP地址(IP后续讨论，但是你要知道没有IP地址没有办法上网的)，如下图。
                                                           


   1) ISP也分为主干ISP，地区ISP，本地ISP 如下图。



   2) 人们为了让更快速的转发分组，从而引进了 因特网交换点 IXP (IXP 允许两个网络直接相连并交换分组)，可以不用经过主干直接进行对等的交换分组。

    因特网的组成

          边缘部分：由所有连接在因特网的主机组成的，可以直接使用，共享。

       核心部分：由大量网络和路由器连接组成的，提供服务的(联通和交换)。

                                                    

    边缘部分两种模式：

      C/S 模式：客户端-服务器模式

                         客户是服务器的请求方，服务是服务器的提供方。

                                            

       P2P模式：对等连接模式

                         两个并不区分谁是请求谁是提供方

                        


       

    核心部分：

              路由器是核心部分的核心，路由器实现分组交换，任务是转发收到的分组。

       电路交换

                    电话出现不久人们认识到两两相连电线数量太过庞大，于是使用的了交换机。

                                     


           

          1.在使用电路交换打电话之前，必须先建立请求拨号连接，当被叫用户听到交换机送来的波音号摘机后，就互相建立一条建立，也就是一条专有的物理链路，在双方通信时不会被其他人占用，当互相通话完成后，交换机才释放这条物理链路。

              其中的流程为建立连接(占用通信资源) > 通话(一直占用信道资源)  > 释放(释放信道资源)。

           

           2.电路交换的传输效率很低，因为往往通信都是突发的，时间也很短，也可能造成一种占用资源的浪费行为。

       分组交换

              1.我们把发送的整块数据叫做报文，当数据很长时，我们就把数据分成很多小的数据段，在数据段前面加入必要的控制信息组成的首部后，就构成一个分组(分组可以叫做包，首部也可以叫做包头)，首部包含一些目的地址，源地址等重要信息也是必不缺少的。

                                    


              2.核心层是由许多网络和路由器连接的，而主机主要在边缘部分，核心层路由器和路由器之间是用高速链路相连接的，而边缘路由器连接到核心层之间是用相对较低的速率连接的。

                                         


     
4000
       
主机是为用户进行信息处理的。

                  路由器是分组转发，即分组交换的。

       报文交换

               
不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。

       各交换之间的特性

                       电路交换——整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在一个管道里面传输。
                 分组交换——单个分组(只是分组的一部分)传送到相邻结点，存储下来查找转发表，转发到下一结点。
                 报文交换——整个报文先发送到相邻结点，全部存储下来查找转发表，转发到下一结点。

                          

    网络类别

              按网络的作用范围

                  1. 广域网WAN       几十到几千公里的网络
                  2. 城域网MAN       一般一个城市 5-50km
                  3. 局域网LAN         一个区域如学校  1km左右
                  4. 个人区域PAN     属于个人的电子设备用无线连接起来(也叫无线个人局域网WPAN)

              按使用者

                     1. 专业网络  缴纳费用都可以使用的网络  如电信等

                     2. 公用网络  某个部门或者企业  如政府，军队，银行等

    性能指标

        速率

                   1.比特(bit)是数据量的单位，也是信息量的单位，二进制数(只有“1，0”)。
                   2.传输数据的速率也叫比特率(b/s)
                      K=10³ 千     M=10^6  兆 G=10^9 吉   T=10^12  太

        带宽

                    带宽有两种解释
                   1.某个信号具有的频带宽度 单位 Hz
                   2.计算机网络中的带宽表示网络的通信线路传输数据的能力 单位b/s

        吞吐量

                    1.单位时间内通过某网络的信息量  单位b/s

        时延

                     1.发送时延 主机或路由器发送数据帧所需要的时间
                                


                       
                      2.传播时延    在信道传播中所花费的时间
                                    


                       3.处理时延  主机或路由器收到分组的时候需要一段时间处理
                       4.排队时延  分组在进入路由器后要先在输入队列中等待，等路由器确定了转发端口后再继续。
                       5.总时延 
                                


                            

        时延带宽积  单位bit

                                          


                                   

        往返时间RTT

                                     发送方发送数据到发送方收到接收方的确定信息。

        利用率

                                     利用率分为两个   信道利用率和网络利用率

                                 1.信道利用率 某信道有百分之几的时间是在被利用的(有数据通过)
                                 2. 网络利用率   全网络的信道利用率的加权平均值
                                      并不是说利用率越大越好，利用率很大的话，时延也特别大
 
                                           

                 
                                               U代表网络利用率         D0 代表网络空闲时的时延   D代表网络现在的时延 

    体系结构

                                         

           应用层       

                                                 通过应用进程之间的交互来完成特定网络应用(如 HTTP SMTP FTP)

                                                 应用层交互的数据单元为报文

           运输层         

                                                 两个进程之间的通信提供通用的数据传输服务
                                                 传输控制协议TCP    —— 提供可靠的 面向连接的数据传输服务，其数据传输单位为报文段
                                                 用户数据报协议UDP——提供无连接的 尽最大努力的数据传输服务(不可靠的)，其数据传输单位为用户数据报

           网络层       

                                               网络层把运输层的报文段或者用户数据报封装成分组或者包进行传送
                                               分组也称为IP数据包也叫数据包

                                               注意:有时候无论那一层数据单元都可以用分组来笼统的表示。

            数量链路层  

                                                 数据链路层将网络层的IP数据包封装成帧

           物理层      

                                                 数据单元为比特  传输信息为一个物理媒体(如双绞线，光纤) 

                         下图为数据在各层之间的传递过程
                                              

           实体的含义，协议和服务区别

                            1.实体——实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
                            
                            2.协议是控制对等实体之间的通信
                          
                            3.服务是由下层向上层通过层间接口提供的

             TCP / IP体系结构

                                     


                           另一种表述方式