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网络体系结构

一、性能指标
二、分层结构
- 1. 参考模型
- 2. 通信流程

计算机网络是一个连接分散计算机设备以实现「信息传递」的系统

简单来说就是将多台计算机「连接」在一起，使计算机之间可以互相通信。

一、性能指标

计算机网络中有很多「黑话」，也就是专业名词，理解这些名词的含义，会对我们学习计算机网络提供很大的帮助。

1. 比特

计算机之间使用 0101 进行通信，每一个0或1称为一个「比特」，单位是「位」。
每8个比特相当于1个字节，即 8 bit = 1 Byte

比特之间的换算关系如下：

1KB = 2¹⁰ B = 1024 B = 1024 * 8 b
1MB = 2¹⁰ KB = 1024 KB
1GB = 2¹⁰ MB = 1024 MB
1TB = 2¹⁰ GB = 1024 GB

2. 速率

计算机在传输数据时，是一个比特一个比特进行传输的，每次传输一个0或一个1。

单位时间内能够传输多少个比特称为「速率」。

比如计算机1秒内发送了10个比特（0101010101），那么速率就是10比特每秒

单位时间内传输的比特个数越多，速率也就越高。

速率的单位由低到高可以分为 b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s

速率之间的换算关系如下：

1 kb/s = 10³ b/s = 1000 b/s
1 Mb/s = 10³ kb/s = 10⁶ b/s
1 Gb/s = 10³ Mb/s = 10⁶ kb/s = 10⁹ b/s
1 Tb/s = 10³ Gb/s = 10⁶ Mb/s = 10⁹ kb/s = 10¹² b/s

需要注意的是，比特在用在「存储」单位时，换算单位是 1024

而用在「速率」单位时，换算单位是 1000

3. 带宽

单位时间内能传输的最大速率称为「带宽」。

比如我的电脑是百兆网线，1秒钟内最多能传输100M个比特，那么带宽就是100M/s

4. 吞吐量

单位时间内传输的比特个数称为「吞吐量」

比如电脑1秒内传输了100M个比特，那么吞吐量就是100M/s

5. 时延

数据从一端传送到另一端所消耗的时间称为「时延」，单位 s。

比如我向你发送一条消息，从我发出消息开始，到你收到消息结束，一共经过了10秒，那么时延就是 10s

6. 往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认所消耗的时间称为「往返时延」

比如我向你发送一条消息，你收到消息后会向我返回一个确认信息，告诉我你收到我的消息了；从我发送消息开始，到我收到你的确认信息结束，一共经过了10秒，那么往返时延就是 10s

测试往返时延可以使用 ping 命令，比如测试我的电脑到百度的往返时延

D:\>ping www.baidu.com

正在 Ping www.a.shifen.com [110.242.68.4] 具有 32 字节的数据:
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=15ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=14ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=15ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=14ms TTL=52

110.242.68.4 的 Ping 统计信息:
    数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
    最短 = 14ms，最长 = 15ms，平均 = 14ms

4次ping命令的平均时间是 14ms，那么往返时延就是 14ms（14毫秒）

二、分层结构

计算机网络需要解决的问题非常复杂，为了将复杂的问题简单化，我们将计算机网络按照「功能」分层，每一层只负责解决固定的问题，「互不干扰」。

1. 参考模型

按照不同的分层结构，计算机网络提供了三种参考模型

7层 OSI 参考模型（法定标准）
5层参考模型（OSI和TCP/IP的结合）
4层 TCP/IP 参考模型（事实标准）

OSI是「理想化」模型，实际生产环境很难满足，应用较少；

TCP/IP是「实际应用」最多的模型

5层模型是从7层和4层模型中抽象出来的概念性模型，是我们后续学习中使用的参考模型

2. 通信流程

数据在通信的时候，是按照「自上而下」、自下而上的顺序执行的。

一次完整的数据通信，是由最上层的应用层开始，传输到最下层的物理层；再由物理层传输到应用层，每一层只做自己该做的事情，各个层之间互不干扰。

通信流程图如下：