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计算机网络 第一章 概述

  • 第一章 概述
    • 一、互联网概述
      • 1.1计算机网络是什么？
        • 1.1.2计算机网络组成？
        • 1.1.3网络、互连网、互联网的区别是什么？
      • 1.2互联网的组成
        • 1.2.2边缘部分
        • 1.2.3核心部分
      • 1.3计算机网络的类别
      • 1.4计算机网络性能
      • 1.5计算机网络体系结构
        • 1.5.1协议与划分
      • 1.6.1具有五层协议的体系结构
      • 结尾

第一章 概述

一、互联网概述

1.1计算机网络是什么？

计算机网络(简称网络)由若干节点(node)和连接这些节点的链路(link)组成。

(为了方便，在下文，"网络"往往就是"计算机网络"的简称，而不是表示电信网或有线电视网)
1.1.2计算机网络组成？

计算机网络是由网络、互连网、互联网组成。

1.1.3网络、互连网、互联网的区别是什么？
  • 网络： 网络由若干结点和连接这些结点的链路组成，可以是有线链路，也可以是无线链路
  • 互连网(internet)：多个网络通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网。因此，互连网又称为"网络的网络(Network of Networks)"。
  • 互联网(Internet)：互联网指采用了TCP/IP协议族作为通信的规则的互连网。

1.2互联网的组成

  • 边缘部分->由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。
  • 核心部分->由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
1.2.2边缘部分

互联网的边缘部分是指连接到互联网的各种终端设备和终端用户，包括个人电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备等。边缘部分是互联网的最外层，也是用户与互联网交互的入口。
边缘部分的作用是为用户提供各种互联网服务，包括浏览网页、发送电子邮件、使用社交媒体、在线购物等。边缘设备通过互联网连接到核心部分，可以进行数据传输和接收网络服务。
端系统->连接在互联网上的所有主机被称为端系统。

  • 小的端系统可以是一台普通电脑、手机或者平板，属于微型计算机。

  • 大的端系统则是一台大型计算机，而这样的计算机通常称为服务器。

     计算机之间的通信->称为主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信

通信方式

  • 客户-服务器方式

     客户是请求方，服务器是被请求方。
 客户程序：
 (1)被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信(请求服务)。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
 (2)不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。
 服务器程序：
 (1)是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
 (2)系统启动后即一直不断运行着，被动地等待并接受来自各方的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
 (3)一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。

  • 对等连接方式

      对等连接(peer-to-peer,简写为P2P)是指两台主机在通信时，并不区分哪一个是服务器请求方和哪一个是服务器提供方。
1.2.3核心部分

互联网的核心部分是指网络基础设施和网络服务提供商构成的中心部分。它由大型网络交换机、路由器、光纤电缆、数据中心等组成。核心部分负责传输和路由数据，连接各个边缘设备和终端用户。
核心部分的作用是处理和转发数据流量，确保数据能够从源地址传输到目的地址。它提供了互联网的基础设施和网络连接，承载着大量的信息传输和通信活动。

三种数据交换方式

  • 电路交换->(例如：电话机之间连接)需要建立一个专用的物理通路；必须经过建立连接->通话->释放连接

      特点->是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，因此线路的传输效率很低，因为若只占用，不通话，其他用户也无法申请，会造成传输资源的浪费。传输效率往往很低。

  • 报文交换->报文交换中的交换结点采用存储转发方式，但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要较大的缓存空间。

      特点->整个报文先传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

  • 分组交换->分组交换基于报文交换，分组交换就是采用存储-转发技术，先把报文拆分成更小的等长的数据段，加上控制信息就组成了分组。分组是互联网中传输数据的单元。

      特点->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；为每一个分组独立地选择最合适的转发路由；以分组作为单位，不先建立连接就能向其他主机发送分组；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。

1.3计算机网络的类别

按照网络的作用范围进行分类

  • 广域网WAN->广域网作用范围通常为几十到几千公里
  • 城域网MAN->城域网作用范围通常为5~50KM
  • 局域网LAN->局域网作用范围通常为10m左右

按照使用者进行分类

  • 公用网(public network)
  • 专用网(private network)

按照交换技术

  • 电路交换
  • 报文交换
  • 分组交换

按照传输交换

  • 广播交换
  • 点对点交换

按照拓扑结构

  • 总线型
  • 星型
  • 环型
  • 网状型

按照传输介质

  • 有线传输
  • 无线传输

1.4计算机网络性能

  • 1、速率->数据的传送速率bit/s

      速率表示在网络中的某信道通过的"平均数据率”

  • 2、带宽->表示网络中某通道传送数据的能力bit/s

      因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的"最高数据率”

  • 3、吞吐量->表示在单位时间通过某个网络的实际数据量bit/s

      速率表示在单位时间内网络中的某信道通过的"实际数据率”

  • 4、时延

      发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间
  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
  处理时延：主机或路由器在收到分组时进行处理花费的时间
  排队时延：分组进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理的时间

  • 5、时延带宽积->又称为链路长度

      时延带宽积=传播时延*带宽

  • 6、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

  • 7、利用率->分为信道利用率和网络利用率

      信道利用率指某信道被利用的比率
  网络利用率全网络信道利用率的加权平均值

1.5计算机网络体系结构

1.5.1协议与划分

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
主要由以下三要素组成：

1、语法	2、语义	3、同步

分层的好处

协议通常有两种不同的形式。一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。

  • 各层之间是独立的

  • 灵活性好

  • 结构上可分割开

  • 易于实现和维护

  • 能促进标准化工作

      1、差错控制
  2、流量控制
  3、分段和重装
  4、复用和分用
  5、连接建立和释放

计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。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。

1.6.1具有五层协议的体系结构

  • 应用层

      应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
  应用层协议定义是应用进程间通信和交互的规则。
  应用层交互的数据单元称为报文。

  • 运输层

      运输层的任务是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。
  运输层主要使用一下两种协议：
  传输控制协议TCP--提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。
  用户数据协议UDP--提供无连接的尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。

  • 网络层

      网络层的任务是负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
  网络层使用的是IP协议。
  分组单元也叫做"IP数据报"

  • 数据链路层

      数据链路层的任务是将网络层交下来的IP数据报组转成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。
  数据链路层使用的通常是PPP协议。

  • 物理层

      物理层的任务是借助物理媒介传送比特流信息。

结尾

欢迎各位猿猿看完之后留下自己的宝贵意见。
也麻烦各位帮忙解答一下评论区有疑问的友友们。
24-04-19日记上:)

本文标签： 计算机网络

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