计算机网络学习笔记

第一章

文章目录

计算机网络学习笔记
- 第一章
前言
一、计算机网络的概念
- （一）计算机网络的功能
- - 1.数据通信（连通性）
  - 2.资源共享（硬件软件数据）
  - 3.分布式处理（Hadoop平台）
  - 4.提高可靠性
  - 5.负载均衡（相互配合更加亲密）
- （二）计算机网络的组成
- - 1.组成部分（硬件软件协议）
  - 2.工作方式（边缘部分核心部分）
  - 3.功能组成（通信子网资源子网）
- （三）计算机网络的分类
二、标准化工作
- 1.标准的分类
- 2.标准化工作的相关组织
三、性能指标
- 1.速率（b/s）
- 2.带宽（b/s）
- 3.吞吐量（b/s）
- 4.时延（s）
- 5.时延带宽积（bit）
- 6.往返时间RTT（s）
- 7.利用率
四、分层结构
- 1.协议
- 2.服务
- 3.接口
- 4. 7层OSI参考模型（法定标准）
- 5. 4层TCP/IP参考模型（事实标准）
总结

前言

参考书：吴功宜，计算机网络（第3版），清华大学出版社
范围：

分组交换技术。
OSI参考模型，TCP/IP参考模型。
数据通信的基本概念，数字数据编码方法，多路复用技术，接入技术。
数据链路层基本概念，循环冗余编码工作原理。
介质访问控制方法，Ethernet基本工作原理，交换式局域网与虚拟局域网技术，高速Ethernet，局域网互联与网桥。
网络层与IP协议，IPv4协议的基本内容，IPv4地址，路由选择算法与分组交付，Internet控制报文协议ICMP，地址解析协议ARP，IPv6协议的基本概念和IPv6地址。
用户数据报协议UDP，传输控制协议TCP。
域名系统DNS，电子邮件服务与SMTP协议，HTTP协议与基于web的网络应用，FTP协议，网络管理与简单网管协议SNMP协议。
网络安全的基本概念，加密与认证技术，防火墙技术，入侵检测技术，网络防病毒技术。

理解记忆抓住重点
协议->典型网络->网络设备

一、计算机网络的概念

计算机网络是网络的一个分支
计算机网络：是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，又功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

计算机网络是互联的、自治的计算机集合
互联-互联互通
自治-无主从关系

（一）计算机网络的功能

1.数据通信（连通性）

2.资源共享（硬件软件数据）

3.分布式处理（Hadoop平台）

4.提高可靠性

5.负载均衡（相互配合更加亲密）

（二）计算机网络的组成

1.组成部分（硬件软件协议）

2.工作方式（边缘部分核心部分）

边缘部分：用户直接使用 C/S方式 p2p方式
核心部分：为边缘部分服务

3.功能组成（通信子网资源子网）

通信子网实现数据传输
各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成
资源子网实现资源共享/数据处理
实现资源共享功能的设备和软件的集合

组成	类型
应用层	资源子网
表示层	资源子网
会话层	资源子网
传输层
网络层	通信子网路由器
数据链路层	通信子网交换机网桥
物理层	通信子网集线器中继器

（三）计算机网络的分类

按分布范围分
广域网（WAN）城域网（MAN）局域网（WAN）个人区域网（PAN）
按使用者分
公用网专用网
按交换技术分
电路交换报文交换分组交换
按拓扑结构分
总线型星型环形网状型（广域网常用）
按传输技术分
广播式网络共享公共通信信道
点对点网络使用分组存储转发和路有选择机制

二、标准化工作

要实现不同厂商硬、软件之间的相互连通，必须遵从统一的标准。

1.标准的分类

法定标准
由权威机构制定的正式的、合法的标准 :OSI
事实标准
某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准 :TCP/IP
RFC(Request For Comments) 因特网标准的形式
RFC要上升到因特网正式标准的四个阶段

1.因特网草案（Internet Draft）这个阶段不是RFC文档
2.建议标准（Proposed Standard）从这个阶段开始成为RFC文档
IETF 、IAB审核
3.因特网标准（Internet Standard）

2.标准化工作的相关组织

国际标准化组织ISO（OSI参考模型、HDLC协议）
国际电信联盟ITU（制定通信规则）
国际电气电子工程师协会IEEE（学术机构、IEEE802系列标准、5G）
Internet工程任务组IETF（负责因特网相关标准的制定 RFC XXXX）

三、性能指标

1.速率（b/s）

速率即数据率或称数据传输率或比特率
比特 1 \ 0 位
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率(从发送端到接受端)
单位是b/s kb/s Mb/s Gb/s Tb/s

速率

千 1 kb/s = 10^3 b/s
兆 1Mb/s = 10^3 kb/s = 10^6 b/s
吉 1Gb/s = 10^3Mb/s = 10^6 kb/s = 10^9 b/s
太 1Tb/s = 10^3Gb/s = 10^6Mb/s = 10^9 kb/s = 10^12 b/s

存储容量
1kB = 2^10B = 1024B = 1024 * 8b
1MB = 2^10KB = 1024KB
1GB = 2^10MB = 1024MB
1TB = 2^10GB = 1024GB

2.带宽（b/s）

（1）“带宽”原本指某个信号具有的频带宽度即最高频率与最低频率之差单位是赫兹（Hz）
（2）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，通常是指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”单位是比特每秒 b/s

实质上是网络设备所支持的最高速度

电磁波1us可向前传播200m
传播速率为2 × 10^8 m/s

类似于母鸡下蛋一次可以下一颗蛋，也可以下两颗蛋。但是孵小鸡的时间不变

3.吞吐量（b/s）

表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。单位比特每秒 b/s
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

链路带宽是个理想值，大于吞吐量

4.时延（s）

5.时延带宽积（bit）

时延带宽积= 传播时延 × 带宽
bit =s × b/s
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度
即 “某段链路现在有多少比特”

6.往返时间RTT（s）

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认）总共经历的时延。

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。

RTT包括
（1）往返传播时延=传播时延×2
（2）末端处理时间

7.利用率

信道利用率：（有数据通过的时间）/（有+无数据通过时间）
网络利用率：信道利用率加权平均值

利用率越高时延越大
（可以想象路上的车，车越多，道路的利用率越高，但是堵车的时间会）

四、分层结构

为什么要分层

1.协议

2.服务

3.接口

4. 7层OSI参考模型（法定标准）

5. 4层TCP/IP参考模型（事实标准）

总结