计算机网络(1)

·互联网的两个最重要的特性:连通性与共享

·互联网与互连网是不同的:

internet:互连网 泛指多个计算机网络互联而成的计算机网络。

Internet:互联网 指全球最大的,开放的由众多网络互联而成的特定的互连网,它采用TCP/IP协议作为通信规则,前身叫ARPANET.

第二阶段三级结构的互联网:主干网 地区网 校园网

第三阶段的特点是逐渐形成多层次的ISP结构的互联网(Internet Service Privoder),ISP又常称为互联网服务提供商,所谓的上网就是指通过某个ISP获得IP接入到互联网现在的互联网已经不是某个单位或者组织所拥有的,而是全世界无数大大小小的ISP所拥有。这就是为什么互联网称为网络的网络的原因



·IXP: (Internet eXchange Point)互联网交换点,其主要作用就是允许两个网络直接相连并且交换分组,而不需要通过第三个网络来交换分组。IXP的用法如图:



·互联网是目前世界上规模最大的增长最快的计算机网络

·互联网的标准

所有的互联网标准都是以RFC的形式在互联网上发表:(RFC:一系列已编号排定的文档)

互联网标准形成的三大阶段:

(1)互联网草案,有效期六个月此期间不能算是RFC文档

(2)建议标准,开始形成RFC文档

(3)互联网标准:


·互联网的形成

划分:

边缘部分:所有连接在互联网上的主机(又称端系统)构成,主要进行通信与资源共享

核心部分:有大量网络和链接的路由组成,为边缘部分提供服务

边缘部分主机间的通信是指,主机A与主机B之间上的另一进程间进行的通信,通常可划分为两类:(C/S & P2P

·C/S:客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程,客户是服务请求方,服务器是指服务提供方。服务方和请求方都要使用网络的核心部分提供服务

·p2p:两个主机都运行了对等连接软件,他们就可以运行平等对的连接通信,对等连接中的每一台主机即是客户机又是服务器

·互联网的核心部分

    在网络的核心部分其特殊作用的是路由器,他是一种专用计算机(但不叫主机),路由器是实现分分组交换的主要构建,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重的功能。

·电路交换与分组交换

1.

  :电路交换必定是面向连接的,

电路交换的三个阶段 (1)建立连接,建立一条专用的物理通道

                              (2)通信,主叫和被叫双方就能相互通话

                              (3)释放链接 释放刚才使用的专用物力通道

特点:计算机数据具有突发性,这导致传送计算机数据时,通讯利用率过低

2.

分组交换:采用分组转发技术 ,在发送端把较长的报文划分成较短的,固定长度的数据段,每一个数据段添加上首部构成分组。

    ·每一个分组的首部都含有地址(诸如目的地址和源地址)等控制信息。
    ·分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息,把分组转发到下一个结点交换机。
    ·每个分组在互联网中独立地选择传输路径。

    ·用这样的存储转发方式,最后分组就能到达最终目的地。

收到分组后在接收端把数据恢复到原来的样子。

路由器:

工作原理:把收到的分组转先放入缓存,查找转发表,找到某个目的地址应从哪个端口转发,把分组送到端口转发出去。

主机和路由器是不同的,主机是为用户进行信息处理的,并向网络发送分组,从网络接受分组。路由器是对分组进行转发,最后把分组交付目的主机的。

分组交换的优点:

    优点: 所采用的手段
    高效:在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。
    灵活:为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。
    迅速:以分组作为传送单位,可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
    可靠:保证可靠性的网络协议;分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性。

分组交换的不足:

    分组在各节点进行分组转发的时候需要排队,这就造成一定的时延,分组必须携带首部这就造成了一定的开销。

3.报文交换:

    报文交换时延较长,所以现在已经很少人使用


                                               三种交换的比较


            分析:若要连续传送大量的数据,切传送时间远大于连接建立时间,这是采用电路交换效率较高,报文与分组交换不需要预先分配传输宽带,在传输突发数据时,可提高整个网络信道利用率,由于一个分组的长度远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换时延小,更具有灵活性。


·计算机网络的定义:

    计算机网络的定义并没有精神的统一,较好的定义有,计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的,而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如,传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用。

    !!!:可编程硬件,一定包含cpu

分类:按照作用范围

                广域网:WAN   几十到几千公里

                城域网:  MAN 5~50公里

                局域网:LAN 1公里左右

                个人区域网:PAN 十米左右

        按照使用者分类:

                公用网,专用网

(接入网AN,又称为本地接入网或居民接入网,用于将用户接入互联网,接入网既不属于核心也不属于边缘,接入网是用户端到互联网的第一个路由器之间的一种网络)

·计算机网络的性能指标

    (1)速率:单位 bit/s 指数据传送速率,也叫做数据率,比特率,速率往往是指标称速率或额定速率并不是实际运行的速率。

    (2)带宽:单位时间内网络中某信道所能通过的最高数据率 单位 bit/s


            在时间轴上,信号的宽度随着带宽的增大而变窄


        (3)吞吐量:单位时间内通过某网络的数据量,受带宽和网络额定速率的限制。

        (4)时延:是指数据从网络异端传送到另一端所需要的时间 ,由 发送 传播 处理 排队 时延组成。

 发送时延:也称为传输时延,从一帧的第一比特到最后一比特发送完毕所需要的时间               

传播时延:信道上的传送时间


处理时延:路由器在接到分组,处理分组做话费的时间。

排队时延:分组在输入输出队列中排队所经历的时间,取决于网络中当时的通信量

总时延 = 发送 + 排队 + 处理 + 传播


时延产生的位置:



在高速网络链路上我们提高的只是发送速率而不是比特·在链路上的传播时延。

            (5)链路的时延带宽积:= 传播时延 * 带宽

            (6)往返时间RTT:是指从发送数据开始到收到接收方确认收到数据的时间,在互联网中RTT还包括                      各中间节点的处理时延,排队时延,以及转发数据时的发送时延。

            (7)利用率:信道利用率,网络利用率

                            信道利用率:某信道有百分之几的时间是被利用的。完全空闲的信道利用率为0

                            网络利用率:是指全网络信道利用率的加权平均值

                    信道利用率并非越高越好,当信道利用率增大时引起的时延就迅速增加

时延与网络利用率的关系:用D0表示网络空闲时的时延,D表示当前时延则:其中U为网络利用率(数值在0-1之间)

                                                      

计算机网络的非性能特征。。。。。。(自己查)


计算机网络的体系结构:

    两种国际标准:法律上的国际标准OSI并没有得到社会的认可,非国际标准TCP/IP却获得了最广泛的应用            计算机网络中的数据交换机必须遵守事先约定好的规则,这些规则明确约定了所交换数据的格式,以及有关的同步问题,网络协议简称为协议,是为了进行网络中的数据交换建立的标准,规则或约定。

    网络协议的组成要素:语法(数据与控制信息的结构格式) 语义(需要发出何种信息完成何种动作) 同步(同步实现顺序的详细说明)         对于非常复杂的网络协议其结构应该是层次化的     

     协议的两种形势:一种便于人理解的文字描述,一种是计算机能够理解的程序代码

    分层的好处与缺点:各层之间是独立的,灵活性好,结构上可分割,易于实现和维护,能够促进标准化工作,但是降低效率,有些功能在不同层次上重复出现,因而产生额外开销,

                                                        各分层完成的主要功能

            ① 差错控制:使相应层次对等方的通信更加可靠。
            ② 流量控制:发送端的发送速率必须使接收端来得及接收,不要太快。
            ③ 分段和重装 :发送端将要发送的数据块划分为更小的单位,在接收端将其还原。
            ④ 复用和分用:发送端几个高层会话复用一条低层的连接,在接收端再进行分用。

            ⑤ 连接建立和释放:交换数据前先建立一条逻辑连接,数据传送结束后释放连接

计算机网络的体系结构是计算机的各层及协议的集合,体系结构就是计算机及其部件所应完成功能的精确定义,实现是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成功能的问题,体系结构是抽象的而实现是具体的。

折中的五层体系结构:

                                                        

应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部成为应用层PDU。应用层PDU在传送到运输层,加上运输层头部成为运输层报文.进入网络层,加上网络层首部。成为IP数据报。IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部,成为数据链路层帧。数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理层把比特流传送到物理媒体。电信号(或光信号)在物理媒体中传播,从发送端物理层传送到接收端物理层

PDU (Protocol Data Unit):协议数据单元。OSI 参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU。

实体,协议,服务和服务访问点

    实体:任何可以发送或接收信息的硬件或者软件进程

    协议:控制两个实体进行通信的规则的集合

    协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
    本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。即下面的协议对上面的服务用户是透明的。 
    协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。
    服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

    上层使用服务原语获得下层所提供的服务。

    服务访问点:同一系统相邻两个实体进行交互的地方 ,成为服务访问点SAP,    是一个抽像的概念,是一个物理接口。OSI把层与层之间交换数据的单位称为SDU,SDU和PDU可以一样也可以不一样。


沙漏型TCP/IP


多进程模式图解:



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