コンピュータネットワークの基本概念

まとめ：Android Xiaobaiの成長軌跡_ナレッジシステムまとめ【随時更新中…】

インターネット構成

作業方法の観点から見ると、インターネットは次の 2 つの部分に分けられます。

• エッジ部分: インターネットに接続されているすべてのホストで構成され、この部分は通信 (データ送信、オーディオおよびビデオ) およびリソース共有のためにユーザーによって直接使用されます。
• コア部分: 多数のネットワークとこれらのネットワークを接続するルーターで構成され、この部分はエッジ部分として機能します (接続とスイッチングを提供します)。

コンピュータネットワーク部門

1. ネットワークの範囲に応じて分類されます。

• ワイド エリア ネットワーク (WAN): ワイド エリア ネットワークの範囲は通常、数万キロメートルから数千キロメートルで、リモート ネットワークとも呼ばれます。これはインターネットの中核部分であり、そのタスクはホストから送信されたデータを転送することです。長い距離
• 首都圏ネットワーク (MAN): MAN の範囲は通常、複数のブロックまたは複数の都市にまたがる都市であり、その動作距離は約 5 ～ 50 km です。メトロポリタン エリア ネットワークは 1 つまたは複数のユニットによって所有されますが、複数の LAN を相互接続するために使用される公共施設であることもあります。現在、多くの都市圏ネットワークではイーサネット技術が使用されています。
• ローカル エリア ネットワーク (LAN): ローカル エリア ネットワークは、一般的に高速通信回線を介してマイコンやワークステーションによって接続され、範囲は約 1km と狭いです。
• パーソナル エリア ネットワーク (PAN): パーソナル エリア ネットワークは、個人が勤務する場所で個人が使用する電子デバイスを無線技術で接続するネットワークであり、無線パーソナル エリア ネットワークとも呼ばれます。

2. ネットワークユーザーによる:

• 公衆網：電気通信会社が資金を提供して構築し、電気通信会社の規定に従って料金を支払えば誰でも利用できる大規模なネットワークを指します。
• プライベートネットワーク: 部隊の特殊な業務のニーズを満たすために特定の部門によって構築されたネットワークであり、このネットワークは部隊外の人々にはサービスを提供しません

コンピュータのネットワークパフォーマンス

パフォーマンス指標は、コンピューター ネットワークのパフォーマンスをさまざまな側面から測定します。一般的に使用されるパフォーマンス指標は次の 7 つです。

1. レート

• ビット: ビットは情報理論で使用される情報の単位であり、ビットは 2 進数の 1 または 0 です。
• レート: データ転送速度を指し、データ レートまたはビット レートとも呼ばれます。単位は bit/s または bs/bps です。

2. 帯域幅

• コンピュータ ネットワークでは、帯域幅は、ネットワーク内のチャネルがデータを送信する能力を表すために使用されるため、ネットワーク帯域幅は、ネットワーク内のチャネルが単位時間内に通過できる最高のデータ レートを表します。 sense はデータレート bit/s の単位です。

3. スループット

• 特定のネットワークを単位時間あたりに通過する実際のデータ量を示します。スループットは、実際にネットワークを通過できるデータ量を知るために、現実世界のネットワークの尺度としてよく使用されます。帯域幅は、その上限です。スループットの値、一般にスループットは帯域幅よりも小さくなります

4. レイテンシ: データがネットワークの一端からもう一方の端まで移動するのにかかる時間を指します。

• 送信遅延: ホストまたはルーターがデータ フレームを送信するのに必要な時間

$$送信遅延=\frac{データフレーム}{送信速度(ビット/秒)\_\_}$$

• 伝播遅延: 電磁波がチャネル内で特定の距離を伝わるのにかかる時間

$$伝播遅延=\frac{チャネル長(m}{チャネル上の電磁波の伝播速度(m/s)}$$

• 処理遅延: パケット データを受信したときにホストまたはルーターが処理するのに一定の時間がかかります。
• キューイング遅延: パケットがネットワークを介して送信されるとき、パケットは多くのルーターを通過する必要がありますが、ルーターに入った後、パケットは処理のために入力キューに入れられる必要があり、ルーターが転送インターフェイスを決定した後、転送のために出力キューに入れられます
• 合計レイテンシ:

$$合計遅延=送信遅延+伝播遅延+処理遅延+キューイング遅延$$

5. 遅延帯域幅積: ビット単位のリンク長

$$遅延帯域幅積=伝播遅延\times 帯域幅$$

6. ラウンドトリップ時間 RTT: インターネット上のほとんどの情報は双方向のやり取りであり、場合によっては 1 回の双方向のやり取りに必要な時間が非常に必要になる場合があります。
7. 利用率: チャネル利用率とネットワーク利用率の 2 種類があります

• チャネル使用率: チャネルがデータを通過する時間の割合を指します。
• ネットワーク使用率: ネットワーク全体のチャネル使用率の加重平均
• 使用率が高すぎると非常に大きな遅延が発生するため、使用率が一定のレベルを超える場合は、回線の帯域幅を増やす必要があります。

コンピュータネットワークアーキテクチャ

• アプリケーション層: アプリケーション プロセス間の相互作用を通じて特定のネットワーク アプリケーションを完成します。ドメイン ネーム システム DNS、World Wide Web HTTP プロトコル、電子メールの SMTP プロトコルなど、ネットワーク アプリケーションごとに異なるアプリケーション層プロトコルが必要です。通常、データは交換されます。アプリケーション層メッセージによる
• トランスポート層: 2 つのホスト プロセス間の通信のための一般的なデータ送信サービスの提供を担当します。トランスポート層には 2 つの主要なプロトコルがあります。
  • TCP: コネクション型で信頼性の高いデータ伝送サービスを提供する伝送制御プロトコル。データ伝送単位はセグメントです。
  • UDP：コネクションレス型のベストエフォート型のデータ送信サービスを提供するUser Data Protocolは、データの信頼性を保証するものではなく、データ送信単位はユーザーデータグラムです
• ネットワーク層: パケット交換ネットワーク上のさまざまなホストに通信サービスを提供する役割を果たします。データを送信するとき、ネットワーク層は、トランスポート層によって生成されたセグメントまたはユーザー データグラムをパケットにカプセル化するか、送信します。ネットワーク層は IP プロトコルを使用するため、パケットは、IP データグラムまたは単にデータグラムとも呼ばれます。ネットワーク層は、送信元ホストのトランスポート層によって送信されたデータがネットワーク内のルーターを介して宛先ホストを見つけられるように、適切なルートを選択します。
• データリンク層: 隣接する2つのノード間でデータを伝送する場合、ネットワーク層から呼び出されたIPデータグラムをフレームに組み立て、隣接する2つのノード間のリンク上でフレームを送信します。フレームにはデータと必要な制御情報が含まれます。 （同期情報、アドレス情報、エラー制御など）
• 物理層: 物理層で送信されるデータの単位はビットであり、物理層は、どの程度の電圧で「1」または「0」を表すか、送信側が送信したビットを受信側がどのように認識するかを決定する必要があります。接続ケーブルのプラグが何ピンあるのか、そして各ピンがどのように接続されるべきかを決定します。