本来没想着更新计网,想直接整理一下 HTTP、TCP 那块,不过想了一下从头开始整理哇,顺便巩固一下学的知识
21世纪是一个数字化、网络化,信息化的时代,它是一个以网络为核心的信息时代
有三大网络被人们所熟知:电信网络、有线电视网络、计算机网络
随着技术发展,电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络技术,扩大了原有的服务范围,而计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。
所以如果能将上述三种网络互相融合为一个网络就被称之为三网融合
因特网和互联网的区分主要因为 Internet 的中文译名不统一造成的
互联网和互连网的定义也很不同
明确一个概念:我们通常说的 “主机A 和 主机B 进行通信”,实际上指的是在 主机A 上的某个程序和运行在 主机B 上的另一个程序进行通信,而由于 “进程” 就是 “执行着的程序” 所以也就是说:”主机A 的某个进程和 主机B 上的另一个进程在进行通信“ 这个比较严密的说法也可以简称为 ”计算机之间通讯“
在网络边缘端系统之间的通信方式可以划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式) 和 对等方式(P2P方式),下面来简单说一下:
在网络核心部分起到重要作用的就是计算机网络,它是一种专用计算机(非主机)路由器是实现分组交换 的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能,但是想要了解分组交换,就不可避免讲到其发展历经的极大过程
电路交换主要是通过电话连通的方式而产生的:
(N -1) / 2
条电线,即所需要的电线对的数量与电话机数量的平方( N2 )成正比从通信资源的分配角度看,交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
※ 使用电路交换的时候需要经过三个必要阶段
※ 电路交换特点
※ 电路交换缺点
使用电力交换来传送计算机数据,线路传输效率很低,因为计算机数据是突发式的出现在传输线路上,因此线路上真正用来传送数据的时间往往不到 10% ,甚至 1% ,被用户 占用的通信线路资源绝大部分时间都是空闲的
报文交换的单位是报文,报文携带有目标地址,源地址等信息,报文交换在交换节点采用的是存储转发的传输方式。简单的理解就是:整个报文会先传到相邻的节点,全部存储下来再查找转发
这种情况下,有如下好处:
缺点:
同报文交换一样,分组交换也采用了存储转发方式,但解决了报文交换中大报文传输的问题,分组交换限制了每次传送的数据块大小的上限。把它的数据块划分为合理的小数据块再加上一些必要的控制信息,(如原地址,目的地址和编号信息等),构成分组,网络节点根据控制信息把分组送到下一节点,下一节点接收到分组后暂时保存并排队等待传输,然后根据分组控制信息选择它的下一个节点,直到到达目的节点。
分组交换的优点:
缺点:
电路交换,整个报文的比特流连续的从源点直达终点,好像在一个管道中传送
报文交换,整个报文先传送到相邻节点,全部存储下来以后,查找转发表,转发到下一个节点
分组交换,单个分组(这只是整个报文的一部分)传送到相邻节点,存储下来后,查找转发表,转发到下一个节点
接入网 AN (Access Network),它又称为本地接入网或居民接入网
它并不属于互联网的核心部分,也不属于互联网的边缘部分
网络技术中的速率指的是数据的传送速率,也称为数据率或者比特率
速率的单位是 bit/s(比特每秒),或者有时候写成 b/s 、bps(bit per second)
带宽本来是指某个信号具有的频带宽度信号的带宽,是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围,例如在传统的通信线路上传送的电话,信号的标准带宽是 3.1 kHz 从 300 Hz 到 3.4 kHz (即话音的主要成分的频率范围),这种意义的带宽单位是赫兹(或千赫、兆赫、吉赫)在过去很长一段时间通信的主干线路传送的,是模拟信号及连续变化的信号,因此表示某信道允许通过的信号频带范围就称为该信道的带宽或者通频带。
在计算机网络中,带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内,网络中的通信到所能通过的最高数据率,这种意义的带宽的单位就是数据率的单位,bit/s (比特每秒)
吞吐量是表示在单位时间内通过某个网络的实际数据量
时延是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间
时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延也称为传输时延。(但一般不用传输时延,因为容易和别的弄混)
发送时延 = 数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)
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)
处理时延是主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理而形成的
分组在经过网络传输时,会经过许多路由器。分组在进入路由器之前要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发,这就产生了排队时延
一般来说,发送时延与传播时延是我们主要考虑的
公式:时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
下图就可以代表时延带宽积,圆柱型管道的长度就是传播时延,管道的截面积就是链路的带宽,因此时延带宽积就是这个管道的体积
对于一条正在传输数据的链路,只有在代表链路的管道都充满比特的时候,链路才的到充分的利用
在计算机中传输的时候不仅仅是单向的,往返时间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
信道利用率并非越高越好,这是因为,根据排队论的理论,当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加
所以如图所示,当信道的利用率增大的时候,该信道引起的时延迅速增加
首先要提的是 OSI 七层协议体系结构,其概念是比较完整的,但是它即复杂又不使用
接着就是 TCP/IP 体系结构,它现在却得到了非常广泛的应用但是从实质上将, TCP/IP 只有最上面的一层,是因为下面的网络接口层并没与什么具体内容所以在下面我们采用一种折中的方式,那就是综合 OSI 和 TCP/IP 的优点采用一种只有五层协议的体系结构
简单说明一下这五层结构中,每一层大概是做什么的,其每一部分都会花费一章的篇幅来进行详细的解释,这里有个印象就可以了,下面我们从上层到底层来说
应用层是体系结构中的最高层。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。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。这里的进程就是主机中正在运行的程序。对于不同的网络应用需要不有不同的应用层协议。在互联网的应用层协议很多,如域名 DNS,支持万维网应用的HTTP 协议,支持电子邮件的 SMTP 协议,等等。我们把应用层的数据单元称为报文(messgae)。
运输层的任务就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。应用进程利用该服务传送应用层报文。所谓通用的,是指并不针对某个特定网路应用,而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可以同时运行多个进程,因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务,分用和复用相反,是运输层把收到的信息分别交付给上面应用层的相关进程。
运输层主要有下面两种协议:
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者用户数据报封装成分组或者包进行传送。在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫作IP数据报,或简称数据报。 请注意:不要将运输层的 "用户数据报 UDP" 和网络层的 "IP数据报" 弄混,此外,无论哪一层传输的数据单元,都可以笼统的用"分组"来表示。 网络层的另一个任务就是选择合适的路由,是源主机运输层所传下来的分组,能够通过网络中的路由器来找到目的主机。
互联网是有大量的异构(heterogeneous)网络来通过路由器(Router)相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议IP(Internet Protocol)和许多路由选择协议, 因此互联网的网络层也叫作网际层或IP层。
数据链路层通常简称为链路层。我们知道,两台主机之间的数据传输,总是在一段一段的链路上传送的, 这就需要使用专门的链路层的协议。在两个相邻结点之间传送数据时,数据链路层量网络层交下来的IP数据报封装成帧(frameing),在两个相邻节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、差错信息等)
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到哪个比特结束,这样数据链路层在收到一个帧后,就可从中提取数据部分,上交到网络层。
控制信息还能使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错,数据链路层就简单的丢弃了这个出了差错的帧,以免继续在网络传输下去白白的浪费资源。如果需要改正数据在数据链路层传输时出现的差错(这就是说,数据链路层不仅要检错,还要纠错), 那么就可以采用可靠数据传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层的协议复杂些。
在物理层上所传数据的单位是比特(bit)。发送方发送1或者0时,接收方应该接收相同的1或者0,因此物理层要考虑用多大的电压代表"1"或者"0", 以及接收方如何识别发送方所发出的比特。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚如何连接。当然解释比特代表的意思,就不是物理层的任务。请注意,传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等,并不是物理层协议之内而是在物理层协议的下面。因此也有人把物理层当做第0层。
在互联网所使用的的各种协议中,最重要的和最著名的就是TCP和IP两个协议。现在人们经常提到的TCP/IP并不一定是单指TCP和IP两个具体的协议,而往往是表示互联网所使用的的整个TCP/IP协议族(Protocol suite)。
① 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
② OSI 把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元 SDU (Service Data Unit)
③ 各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定
④ 协议是 “水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则
⑤ 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