计算机网络概念梳理第一章

第一章概述

文章目录

1.1 计算机网络的定义及其特点
- 计算机网络的定义
- 计算机网络的特点
1.2 互联网概述
- 互联网概念
- 互联网基础结构发展的三个阶段
- 互联网的标准化工作
1.3 互联网的组成
- 互联网的边缘部分
- 端系统之间的两种通信方式
- 互联网的核心部分
- 电路交换
- 分组交换
1.5 计算机网络的类别
- 按照网络的作用范围
- 按照网络的使用者
- 接入网AN
1.6 计算机网络的性能
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- 往返时间
- 利用率
1.7 计算机网络的体系结构

1.1 计算机网络的定义及其特点

计算机网络的定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互联而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

计算机网络的特点

    连通性与共享

1.2 互联网概述

互联网概念

互联网 特指Internet，起源于美国，由数量极大的各种计算机网络互连而形成的网络。采用TCP/IP协议族作为通信规则，是一个实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。

互连网（internet）是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络，可以使用其他协议。

互联网基础结构发展的三个阶段

第一阶段 1983年，TCP/IP协议成为ARPANET标准协议，作为互联网的诞生时间。
第二阶段建成了三级结构的互联网，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段逐渐形成了多层次互联网服务提供者ISP结构的互联网。ISP分为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP、地区ISP和本地ISP。

互联网的标准化工作

互联网草案 (InternetDraft) ——有效期只有六个月。这一步骤在现代已被跳过。
建议标准 (ProposedStandard) ——从这个阶段开始形成 RFC 文档。
互联网标准 (InternetStandard) ——达到正式标准后分配到一个编号 STD xxxx。一个标准可以和多个 RFC 文档关联。

1.3 互联网的组成

根据互联网的工作方式可以将其划分为两大块：边缘部分 和核心部分 。

互联网的边缘部分

连接在互联网上的所有的主机又称为端系统（可以是网络摄像头，也可以是大型计算机；拥有者可以是个人，也可以是ISP），处在互联网的边缘部分。

端系统之间的两种通信方式

C/S方式（客户-服务器方式）

客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程，都要使用网络核心部分所提供的服务。

客户软件需要知道服务器程序的地址，不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。

服务器软件不停运行被动等待，不需要知道客户程序的地址，一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

P2P方式（对等方式）

每一个主机既是客户又是服务器；P2P可支持大量对等用户同时工作（百万级）。

互联网的核心部分

在网络核心部分起特殊作用的是路由器。

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（分组转发），这是网络核心部分最重要的功能。

互联网的核心部分采用了分组交换技术。

电路交换

建立连接、通信、释放连接

分组交换

分组交换采用存储转发技术，发送较短的、固定长度的数据段。

首部含有地址等控制信息，每个分组独立选择传输路径。

分组交换优点：高效（动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用）、灵活（每个分组独立地选择最合适的转发路由）、迅速（可以不提前建立连接就能发送）、可靠

缺点：存储转发时需要排队，造成了一定的时延。

1.5 计算机网络的类别

按照网络的作用范围

广域网WAN：作用范围通常为几十到几千公里。

城域网MAN：作用距离约为5~50公里。

局域网LAN：作用在一公里左右。

个人区域网PAN：十米左右。

范围更小的称之为多处理机系统，而非计算机网络

按照网络的使用者

公用网和专用网

接入网AN

接入网AN（Access Network）用于将用户接入互联网，既不属于核心部分也不属于边缘部分。接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（边缘路由器）之间的一种网络。 从范围上看很多接入网属于局域网。

1.6 计算机网络的性能

速率

速率指的是数据的传输速率也称为比特率，速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。单位bit/s

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”。单位bit/s

吞吐量

表示在单位时间内通过某个网络的数据量，受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

时延

发送时延： 数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

传播时延： 信道长度（m）/信号在信道上的传播速率（米/秒）

处理时延： 主机或路由为处理分组所花费的时间

排队时延： 排队等待处理的时延，取决于网络中当时的通信量

经典错误：“在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”。 （仅提高发送速率而非传播速率）

时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 x 带宽

往返时间

往返时间（RTT）包括各中间节点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。在使用卫星时是很重要的性能指标。

利用率

信道利用率 指某信道有百分之几的时间是被利用的（利用率大时延也大）

网络利用率 是网络信道利用率的加权平均值

D0表示空闲时延，D表示当前时延，U表示网络利用率

D=D0/(1-U)

1.7 计算机网络的体系结构

OSI内有得到市场认可，TCP/IP成为事实上的国际标准。