计算机网络

计算机网络
- 互联网概述
- - 网络的网络
- 互联网的组成
- - 边缘部分
  - - 端系统的通信方式
  - 核心部分
  - - 电路交换
    - - 特点
      - 缺点
    - 分组交换
    - - 分组部首重要性
      - 路由器
      - 数据交换
      - 分组交换的特点
- 计算机网络的性能指标
- - 时延与网络利用率的关系
- 计算机网络的体系结构
- - 数据在各层传递过程
  - 分层

根据B站视频《计算机网络（谢希仁第七版）-方老师》上课整理

互联网概述

互连网：指在局部范围互连起来的计算机网络

互联网：指当今世界上最大的计算机网络

网络的网络

互联网 (Internet)
特指Internet，起源于美国，现已发展成为世界上最大的、覆盖全球的计算机网络。
计算机网络 (简称为网络)
由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
互连网 (internetwork 或 internet)
可以通过路由器把网络互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，称之为互连网。

“网络的网络”(network of networks)。

基本概念：

网络把许多计算机连接在一起。

互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。

与网络相连的计算机常称为主机。

注意点：

任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信
这样构成的是一个互连网 (internet)，而不是互联网 (Internet)。

互联网的组成

从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：

(1) 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（传送数据、音频或视频）和资源共享。

(2) 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）。

边缘部分

互联网的边缘部分就是连接在互联网上的所有主机，称之为端系统（end system）

端系统的通信方式

客户-服务器方式（C/S方式） 既是Client/Server方式，简称C/S方式

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方，因此客户机主动的向远程服务器发起通信必须知道服务器程序的地址（通信可以是双向的）。并且服务器一直在不间断的运行，被动的等待接受

对等方式（P2P方式） 即Peer-to-Peer方式，简称P2P方式

平等的、对等连接通信，每一个主机既是客户也是服务器

核心部分

网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。其中的路由器实现分组交换 (packet switching)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，先了解电路交换的基本概念：

电路交换

交换（switching）的概念：转接，一条电话线转接到另外一条电话线，把他们联通起来，从通信资源的分配角度来看，就是按照动态分配的方式传输资源

特点

电路分配面向连接的
分为三个阶段
1. 建立连接：建立一条专用的、未被占用的物理通路。
2. 通信：双方能互相通电话
3. 释放连接：释放这条专用的物理通路（释放占用的所有通信资源）

缺点

在传输数据时，计算机数据具有突发性，通信线路的利用率很低

分组交换

采用储存转发技术
在发送端先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段
每一个数据段的前面添加上首部构成分组（packet）

分组交换网以“分组”作为传输单元
依次把各单元发送到接受端

分组部首重要性

每一个分组都含有地址（目的地址和源地址）等控制信息
结点交换机就是根据分组首部的地址信息，转发到下一个交换机
每个分组在互联网中独立地选择传输路径
用储存转发的方式，达到最终目的地

路由器

在路由器中的输入和输出端口之间没有之间连线
处理过程
- 收到的分组放入缓存（暂时储存）
- 查找转发表，找出到某个目的地址从那个端口转发
- 在对应端口发送

数据交换

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送
报文交换： 整个报文先传送到相邻结点，全部储存后查找转发表，转发到下一个结点
分组交换： 单个分组（报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

三种交换的比较：

若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性

分组交换的特点

优点	所采用的手段
高效	在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活	为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。
迅速	以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠	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。

问题

分组在各间带你储存转发时需要排队，会造成时延（排队时延）
分组必须携带部首造成一定开销