计算机网络体系结构

计算机网络概述

计算机网络

组成

从组成部分上看：一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成，缺一不可。

硬件主要指：主机、通信链路、交换设备和通信设备等；

软件主要指：用户使用的各种软件；

协议指：网络传输数据时需遵循的规范

从工作方式上看：可分为边缘部分和核心部分。

边缘部分由所有连接到因特网上供用户使用的主机；

核心部分由大量的网络和连接网络的路由器组成

从功能组成看：计算机网络由通信子网和资源子网组成。

通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成；

资源网络是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供服务

功能

数据通信
- 网络最基本和最重要的功能，用来实现信息的传输
资源共享
- 使计算机网络分工协作，互通有无
分布式处理
- 将某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统
提高可靠性
- 计算机网络中各台计算机可以通过网络互为替代机
负载均衡
- 将工作均衡的分配给计算机网络中的各台计算机

性能指标

时延
- 发送时延，从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕需要的时间
- 传播时延，一个比特从链路一端到另一端所需要的时间
- 处理时延，分析地址部分、进行差错检验等需要花费的时间
- 排队时延，在进入路由器后等待处理的时间
往返时延
- 从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认，总共经历的时间
吞吐量
- 单位时间通过某个网络（或接口）的数据量
速率/数据率/比特率
- 速率：连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据率或比特率。通常，把最高数据率称为带宽
时延带宽积
- 指发送端第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特。
- 时延带宽积=传播时延*信道带宽

计算机网络体系结构与参考模型

分层结构

基本原则：

每层都实现一种相对独立的功能，降低大系统的复杂度各层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以采用最合适的技术来实现
保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务

两个主机通信时，同一层在逻辑上有一条直接信道，表现为不经过下层就把信息传到对方

计算机网络协议、接口、服务

协议：协议即有规则的集合，由语法、语义和同步三部分组成。（法医通）

语法规定了传输数据的格式；

语义规定了所要完成的功能；

同步规定了执行各种操作的时序关系等

接口：接口是相邻两层交换信息的连接点

服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用

注意：协议和服务在概念上是不一样的，只有本层协议的实现才能够保证向上层提供服务

计算机的服务可以分为三种：

1、面向连接服务与无连接服务

面向连接服务中，通信前双方必须先建立连接，分配资源，再进行数据传送，传输结束释放连接

无连接服务中，通信双方不需要先建立连接，需要先发送数据时可直接发送，通常被称之为“尽最大努力交付”

2、可靠服务与不可靠服务

可靠服务是指具有纠错、检错机制，保证数据正确可靠

不可靠服务是指网络的正确性、可靠性由应用或用户来保障

3、有应答服务和无应答服务

有应答服务即接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答

无应答服务即接收方在收到数据后不自动给出相应的应答

ISO/OSI开放系统互联参考模型

物理层：物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据段设备透明地传输原始比特流

数据链路层：数据链路层的传输单位是帧，任务是将网络层传来的IP数据包组装成帧。数据链路层的功能是可以概括为成帧，差错控制，流量控制，传输管理等

网络层：网络层的传输单位是数据报，主要任务是把网络层的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

传输层：传输层也称运输层，传输单位是报文段（TCP）或用户数据包（UDP），传输层负责主机中两个进程之间的通信

会话层：会话层允许不同主机上的各个进程进行会话。会话层利用传输层提供的端到端服务，为表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序的传输数据，这就是会话也称建立同步

表示层：表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，数据压缩、加密和解密也是表示层可以提供的数据表示交换功能

表示层：是用户与网络的界面

TCP/IP模型

ISO/OSI与TCP/IP模型的不同

OSI模型定义了三个主要概念：服务、协议和接口

TCP/IP在这三个概念上没有明确区分

OSI在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信

TCP/IP在网际层仅有一种无连接的通信模式，但在传输层支持无连接和面向连接两种模式

仅供自己学习使用 https://www.bilibili.com/video/BV1Ha411r745?p=2&spm_id_from=pageDriver

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