计算机网络概述

小编最近正在重温计算机网络,整理出来的一些基础知识,希望能帮到大家,后续会更新~

  1. 计算机网络的形成和发展过程(三个阶段):
  • 单个网络ARPANET(分组交换网)向互联网发展(1969)
  • 三级结构的因特网(主干网,地区网和校园网/企业网)(1983)
  • 逐渐形成多层次ISP结构的因特网(1993)

ps: internet(互联网或者互连网)是一个通用名词,泛指多个计算机网络互连而成的网络,在这些网络之间的通信协议可以是任意的;Internet(因特网)则是一个专用名词,指的是当前全球最大的,开放的,有众多网络相互连接成的特定计算机网络,采用TCP/IP协议族作为通信规范,前身为美国的ARPANET。因特网采用存储转发的分组交换技术,以及三层因特网服务提供者(ISP)结构。按照工作方式划分可以被划分为边缘部分和核心部分。主机在网络的边缘部分,其作用为进行信息处理;路由器在网络的核心部分,其作用是按存储转发方式进行分组交换。

    2. 计算机网络的基本概念

定义:一些互相连接的,自治的计算机的集合。

按照作用范围可分为:

  • 广域网(Wide Area Network)=远程网,广域网为因特网的核心部分,任务为通过长距离运送主机所发送的数据,连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路,通信容量较大。
  • 域域网(Metropolitan Area Network)可以作为公用设施,用来将多个局域网进行互连,很多域域网采用以太网技术。
  • 局域网(Local Area Network)局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(校园网/企业网)
  • 个人局域网(Personal Area Network) 通常也称为无线个人区域网(Wireless PAN) ,在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。

按照网络使用者进行分类:

  • 公用网 指的是电信公司(国有或私有)出资建造的大型网络,“公用”指的就是所有愿意按照电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络。例如CHINANET
  • 专用网 网络不对外人进行开放

用来把用户接入到因特网的网络:

  • 接入网AN(Access Network),称为本地接入网或居民接入网。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,从覆盖范围看,很多接入网还属于局域网。(宽带接入技术稍后补充)

    3. 计算机网络性能指标

  • 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。
  • 带宽 本来是指某个信号具有的频带宽度,但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”。
  • 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。
  • 时延 指的是数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。(发送时延/传播时延/处理时延/排队时延)
  • 时延带宽积 时延带宽积=传播时延×带宽
  • 往返时间RTT(Round-Trip Time)指的是从发送方发送数据开始,到发送放收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认)总共经历的时间。
  • 利用率 分别指信道利用率和网络利用率。信道利用率指的是某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过);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)

    4.  计算机网络体系结构

具有五层协议的体系结构:
  1. 应用层 为体系结构中的最高层,任务为通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,应用层协议定义的是应用进程见通信和交互的规则,支持协议大概有:万维网应用的HTTP协议,支持电子右键的SMTP协议,支持文件传送的HTTP协议。应用层交互的数据单元称为报文。
  2. 运输层  任务为负责想两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务,应用层利用该服务传送应用层报文 。主要使用传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)--提供面向连接的、可靠的数据传输服务,数据传输单位为报文段和用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol)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),数据传输服务单位为用户数据报。
  3. 网络层 负责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(package)进行传送。在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也成为IP数据报。
  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(frame),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(如同步信息、地址信息、差错控制等)。在接收数据时,控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。数据链路层在收到一个帧之后,就可以从中提取出数据部分,上交给网络层。
  5. 物理层 在物理层上传输数据单位为比特,发送方发送1或0时,接收放应当收到1或0。因此物理层考虑的是要用多大电压代表"1"或"0",以及接收放如何辨别出发送方所发送的比特。

数据在各层之间的传递过程

假设两台主机由一台路由器连接起来。假设主机1的应用进程AP1想主机2的应用进程AP2传送数据。AP1先将其数据交给本主机的第五层(应用层)。第五层加上必要的控制信息H5就变成了下一层的数据单元,第四层(运输层)收到这个数据单元后,加上本层的控制信息H4,再交给第三层(网络层),成为第三层的数据单元。依次类推。不过到了第二层(数据链路层)后,控制信息被分成两部分,分别加到本层数据单元的首部(H2)和尾部(T2);而第一层(物理层)由于是比特流的传送,所以不在加上控制信息。请注意,传送比特流时应从首部开始传送。

TCP/IP体系结构:

TCP/IP的体系结构比较简单,只有四层。请注意,图中的路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。

TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务,同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网站构成的互联网上运行。

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