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「计算机网络」概论
作者:凡人多烦事01 | 2024-02-15 23:52:18
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「计算机网络」概论
计算机网络在信息时代中的作用
计算机网络的定义
21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,是一个以网络为核心的信息时代
互连网(internet):仅在局部范围互联起来的计算机网络,多个网络通过一些路由器相互连接,互连网≠互联网
互联网(Internet):指全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网,采用TCP/IP协议族作为通信的规则,前身是美国的ARPANET
计算机网络的特点
连通性
使上网用户之间可以非常便捷、非常经济地交换各种信息
好像这些用户终端都彼此直接连通一样
共享(资源共享)
实现信息共享、软件共享、硬件共享
由于网络的存在,这些资源好像就在用户身边一样地方便使用
互联网概述
网络的网络
计算机网络(简称网络):由若干节点和连接这些节点的链路组成
节点:计算机、集线器、交换机或路由器等
互联网基础结构发展的三个阶段
1969-1990
ARPANET:最初只是一个单个的任务交换网,不是一个互联网
1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议,使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。人们把1983年作为互联网的诞生时间
1990年ARPANET正式宣布关闭
1985-1993
建成了三级结构的互联网:主干网、地区网和校园网(或企业网)
1933-现在
形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网
主干ISP
地区ISP
本地ISP
互联网服务提供者ISP
提供接入互联网的服务
需要收取一定的费用
互联网交换点IXP
允许两个网络直接相连并交换分组
常采用工作在数据链路层的网络交换机
内容提供者
在互联网上向所有用户提供视频文件的公司
不向用户提供互联网的转接服务
万维网(WWW)
由欧洲原子核研究组织开发
成为互联网指数级增长的主要驱动力
互联网的标准化工作
RFC:请求评论
制定互联网的正式标准的阶段
互联网草案:有效期6个月
建议标准:开始成为RFC文档
互联网标准
互联网的组成
互联网边缘部分
由用户直接使用
端系统:连接在互联网上的所有主机
端系统之间的两种通信方式
客户-服务器方式(C/S方式)
对等连接方式(P2P)
核心部分
为边缘部分提供服务
典型的交换技术
电路交换
分组交换
报文交换
互联网的核心部分采用分组交换技术
计算机网络在我国的发展
计算机网络的类别
计算机网络的定义
按照网络的作用范围进行分类
广域网WAN
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN
按照网络的使用者进行分类
公用网
专用网
用来把用户接入到互联网的网络
接入网AN:又叫本地接入网或居民接入网
几种不同类别的计算机网络
计算机网络的性能
计算机网络的性能指标
速率
千 = K = 2¹⁰ = 1024
兆 = M = 2²⁰ = 1024 K
吉 = G = 2³⁰ = 1024 M
1 字节 (Byte) = 8 比特 (bit)
宽带
频域
单位:赫•(或千赫、兆赫、吉赫等)
时域
单位:bit/s
吞吐量
时延
发送时延(传输时延)
发送时延=数据帧长度(bit)/发送速率(bit/s)
传播时延
传播时延=信道长度(米)/信号在信道上的传播速率(米/秒)
处理时延
排队时延
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
时延带宽积
时延带宽积=传播时延 * 带宽
往返时间 RTT
从发送方发送完数据,到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间
利用率
D=D₀/(1-U)
D₀表示网络空闲的时延
D表示网络当前的时延
U表示现在网络的利用率
计算机网络的非性能指标
费用
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标准化
可靠性
可扩展性和可升级性
易于管理和维护
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构的形成
在ARPANET设计时提出了分层的方法
1974 年,IBM 按照分层的方法制定并提出了系统网络体系结构 SNA
ISO (国际标准化组织) 提出的 OSI/RM 是使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架
1983年,形成了著名的 ISO 7498 国际标准,即七层协议的体系结构
协议与层次划分
网络协议的三个组成要素
语法:数据与控制信息的结构或格式
语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应
同步:事件实现顺序的详细说明
各层完成的主要功能
差错控制
流量控制
分段和重装
复用和分用
连接建立和释放
具有五层协议的体系结构
物理层
任务:实现比特(0 或 1)的传输
确定连接电缆的插头应当有多少根引脚,以及各引脚应如何连接
注意:传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等,并不在物理层协议之内,而是在物理层协议的下面
数据链路层
常简称为链路层
任务:实现两个相邻节点之间的可靠通信
在两个相邻节点间的链路上传送帧
如发现有差错,就简单地丢弃出错帧
如果需要改正出现的差错,就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层协议复杂
网络层
为分组交换网上的不同主机提供通信服务
两个具体任务
路由选择:通过一定的算法,在互联网中的每一个路由器上,生成一个用来转发分组的转发表
转发:每一个路由器在接收到一个分组时,要依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器
互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议 IP 和许多种路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或 IP 层
IP 协议分组也叫做 IP 数据报,或简称为数据报
运输层
任务:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
具有复用和分用的功能
主要使用两种协议
传输控制协议 TCP
提供面向连接的、可靠的数据传输服务
数据传输的单位是报文段
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(不保证数据传输的可靠性)
数据传输的单位是用户数据报
应用层
任务:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
协议:定义的是应用进程间通信和交互的规则
把应用层交互的数据单元称为报文
例如:DNS,HTTP,SMTP
实体、协议、服务和服务访问点
实体:表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
协议:控制两个对等实体进行通信的规则的集合
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务
要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务
l、在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息) 的地方,通常称为服务访问点 SAP
SAP 是一个抽象的概念,它实际上就是一个逻辑接口
OSI 把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元 SDU
SDU 可以与 PDU 不一样
例如:可以是多个 SDU 合成为一个 PDU,也可以是一个 SDU 划分为几个 PDU
TCP/IP的体系结构
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