1.3 因特网的组成
1.从工作方式上来看,分为:1)边缘部分。由所有连接在因特网上的主机组成。用户直接使用的。
2)核心部分。由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务的。
2.“主机A和主机B进行通信”==“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”,简称为“计算机之间通信”。通信方式分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。
3.客户-服务器方式:客户是服务请求方,服务器是服务提供方。
4.对等连接方式(P2P文件共享):每一个主机既是客户又同时是服务器。
5.路由器,是一种专用计算机。路由器是实现分组交换的关键构件,任务是转发收到的分组。
6.电路交换,特点:在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。线路的传输效率很低。
7.分组交换:采用存储转发技术。
报文:要发送的整块数据。分组(包):在因特网中传送的数据单元。包头:分组的首部,由一些必要的控制信息组成。
8.路由器暂时存储的是一个个短分组,而不是整个的长报文。
9.采用存储转发的分组交换,实质上采用了在数据通信的过程中断续(或动态)分配传输带宽的策略。这对传送突发式的计算机数据非常合适,使得通信线路的利用率大大提高了。
10.分组交换网的主要优点:
高效:在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路逐段占用
灵活:为每一个分组独立地选择转发路由
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
11.分组交换的问题:时延、开销、等。
12.计算机网络定义:一些互相连接的、自治的计算机的集合。
13.计算机的分类:
1)按网络的作用范围:
广域网WAN(远程网):是因特网的核心部分,任务是通过长距离运送主机所发送的数据。
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN
2)按网络的使用者:
公用网(公众网)
专用网
3)用来把用户接入到因特网的网络
接入网AN(本地接入网/居民接入网):接入网是从某个端系统到另一个端系统的路径中,由这个端系统到第一个路由器之间的一些物理链路所组成。
1.6计算机网络的性能
1.计算机网络的性能指标:
1)速率:
比特是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。
速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,也称为数据率或比特率。
2)带宽
a.某个信号具有的频带宽度,单位为赫
b.在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”,单位为b/s。
两种表述前者为频域称谓,后者为时域称谓,本质相同。也就是说,一条通信链路的“带宽”越宽,其所能传输的“最高数据率”也越高。
3)吞吐量
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4)时延
时延(延迟/迟延)是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(链路)的一端传送到另一端所需的时间。
a.发送时延(传输时延)。是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。发送时延=数据帧长度(b)/发送速率(b/s)
b.传播时延。是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)
c.处理时延。
d.排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
5)时延带宽积
时延带宽积=传播时延*带宽
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
6)往返时间RTT
表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。
7)利用率
有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的,网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。
1.7 计算机网络体系结构
1.1974年,美国的IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA。
2.国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机构研究该问题,提出开放系统互连基本参考模型OSI/RM,简称OSI。
3.1983年形成了开放系统互连基本参考模型的正式文件,即著名的ISO7498国际标准,也就是所谓的七层协议的体系结构。
4.非国际标准TCP/IP
5.为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定,称为网络协议。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。同步含有时序的意思,即在一定的条件下应当发生什么事件。
网络协议主要由三个元素组成: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)。
6.计算机网络协议结构分层的好处:
a.各层之间是独立的,
b.灵活性好
c.结构上可分割开
d.易于实现和维护
e.能促进标准化工作
7.各层所要完成的功能主要有:
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
8.计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。体系结构是抽象的,而实现则是具体的,是真正在运行的计算机硬件和软件。
1.7.3.具有五层协议的体系结构
1.TCP/IP是一个四层体系结构
2.五层体系结构
(1)应用层
任务是通过应用进程间的交互来完成待定网络应用。
应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。这里的进程就是指主机中正在运行的程序。
协议:支持万维网应用的HTTP协议、支持电子邮件的SMTP协议、支持文件传送的FTP协议。
我们将应用层交互的数据单元称为报文。
(2)运输层
任务是负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。
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,其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),其数据传输的单位是用户数据报。
(3)网络层
任务一:为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫做IP数据报,或简称数据报。
任务二:选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组能通过网络中的路由器找到目的主机。
(4)数据链路层
在两个相邻结点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息。
(5)物理层
在物理层上所传数据的单位是比特。
1.7.4
1.实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
2.协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。
3.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,还需要用下面一层所提供的服务。
4.下面的协议对上面的实体是透明的。
5.协议是水平的,协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是垂直的,服务是由下层向上层通过层间接口提供的。