计算机网络学习笔记Part1

1. 概念

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，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

2.功能

1.数据通信、2.资源共享（硬件软件数据）、3.分布式处理、4.提高可靠性、5.负载均衡

3.组成

组成部分：硬件、软件、协议
工作方式：边缘部分（端系统）、核心部分（网络及路由器）
功能组成：通信子网、资源子网

4.分类

按分布范围：广域网 WAN、城域网MAN、局域网LAN、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：
按传输技术分：广播式网络、点对点网络

5.标准化

标准的分类：

法定标准：OSI参考模型
事实标准：TCP/IP协议

6.性能指标

（1）速率

即数据率或称为数据传输率或比特率。单位是b/s,kb/s,Mb/s,Tb/s

（2）带宽

表示网络通信线路传送数据的能力，通常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,kb/s,Mb/s,Gb/s。

（3）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。单位b/s,kb/s,Mb/s等。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

（4）时延

指数据从网络（链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。
分为：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延
公式：

发送时延=数据长度/信道宽度
传播时延=信道长度、电磁波在信道上的传播速率

（5）时延带宽积

时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度
时延带宽积 = 传播时延 x 带宽

（6）往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方接收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认）
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
RTT包括：往返传播时延（传播时延*2）和末端处理时间

（7）利用率

分为信道利用率和网络利用率
信道利用率 = 有数据通过时间/(有+无）数据通过的时间
网络利用率：信道利用率加权平均值

7.分层结构

分层的基本原则

1.各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
2.每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
5.整个分层结构应该能促进标准化工作

OSI参考模型

由国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型。
ISO/OSI参考模型解释通信过程：

8.OSI模型各层功能

（1）应用层

所有能和用户交互产生网络流量的程序
典型的应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）

(2) 表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
功能一：数据格式变换（翻译官）
功能二：数据加密解密
功能三：数据压缩和恢复（如传输图片、视频时）

（3）会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
这是会话，也是建立同步（SYN）。
功能一：建立、管理、终止会话
功能二：使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。适用于传输大文件。
主要协议：ADSP、ASP

（4）传输层

负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
功能一：可靠传输、不可靠传输
功能二：差错控制
功能三：流量控制
功能四：复用分用
复用：多个应用进程可以同时使用下面运输层的服务。
分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。

（5）网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。
功能一：路由选择
功能二：流量控制
功能三：差错控制
功能四：拥塞控制
若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就会处于拥塞状态。因此要采取一定的措施，缓解这种拥塞。

(6) 数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
数据链路层/链路层的传输单位是帧。
功能一：成帧（定义帧的开始和结束）
功能二：差错控制帧错+位错
功能三：流量控制
功能四：访问（接入）控制控制对信道的访问
主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

(7)物理层

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理层传输单位是比特。
透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
功能一：定义接口特性
功能二：定义传输模式单工、半双工、双工
功能三：定义传输速率
功能四：比特同步
功能五：比特编码
主要协议：Rj45、802.3

9.TCP/IP参考模型与5层参考模型

（1）与OSI参考模型的对比

（2）五层参考模型

5层参考模型的数据封装与解封装