计算机网络 第1章 概述

news2024/11/15 20:23:59

文章目录

  • 计算机网络概念
  • 计算机网络的组成
  • 计算机网络的功能
  • 三种数据交换技术
        • 电路交换（Circuit Switching）
        • 报文交换（message）
        • 分组交换
  • 三种交换方式性能对比
  • 计算机网络的分类
  • 计算机网络的性能指标
    • 性能指标1：速率
    • 性能指标2：带宽
    • 性能指标3：吞吐量
    • 性能指标4：时延
    • 性能指标5：时延带宽积
    • 性能指标6：往返时延
    • 性能指标7：信道利用率
  • 计算机网络分层结构
    • PDU、SDU、PCI的概念
    • 协议三要素
    • OSI参考模型
    • TCP/IP模型

计算机网络概念

计算机网络（Computer networking）是一个分散的、自治的计算机系统，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。

计算机网络（简称网络）：由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

  • 结点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等
  • 链路可以是有线链路、无线链路
  • 集线器(Hub)：
    • 可以把多个结点连接起来，组成一个计算机网络
    • 普通民用领域已很少用集线器
  • 交换机（Switch）
    • 可以把多个结点连接起来，组成一个计算机网络
    • 家庭、公司、学校通常用交换机组建内部网络
  • 路由器（router）
    • 可以把两个或多个计算机网络互相连接起来，形成规模更大的计算机网络，也可称“互连网”
    • 路由器工作在网络层

计算机网络课程中的“路由器”和“家用路由器”有一些区别。

家用路由器=路由器+交换机+其他功能

交换机的作用是组建一个计算机网络，路由器的作作用是连接两个或多个计算机网络。

互联网(因特网,Internet)

ISP：Internet Service Provider，即互联网服务提供商，如中国电信/移动/联通

互联网(因特网,Internet)：由各大ISP和国际机构组建的，覆盖全球范围的互连网(internet)

  • 互联网必须使用TCP/IP协议通信
  • 互连网可使用任意协议通信

计算机网络的组成

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

计算机网络的功能

在这里插入图片描述

三种数据交换技术

  • 电路交换（用于电话网络）
  • 报文交换（用于电报网络）
  • 分组交换（用于现代计算机网络）
电路交换（Circuit Switching）

通过物理线路的连接、动态地分配传输线路资源

电路交换过程：

  1. 建立连接（尝试占用通信资源）
  2. 通信（一直占用通信资源）
  3. 释放连接（归还通信资源）

电路交换的优点：

  • 数据直达，传输速率高。通信前从主叫端到被叫端建立一条专用的物理通路，在通信的全部时间内，两个用户始终占用端到端的线路资源。

电路交换的缺点：

  • 建立/释放；连接，需要额外的时间开销
  • 线路被通信双方独占，利用率低
  • 线路分配的灵活性差
  • 交换节点不支持“差错控制”（无法发现传输过程中发生的数据错误）

电路交换更适用于：低频次、大量传输数据

计算机之间数据往往是“突发式”传输，即往往会高频词、少量地传输数据。

报文交换（message）

报文交换的优点：

  • 通信前无需建立连接
  • 数据以“报文”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配
  • 在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高
  • 交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）

报文交换缺点：

  • 报文不定长，不方便存储转发管理
  • 长报文的存储转发时间开销大、缓存开销大
  • 长报文容易出错、重传代价高
分组交换

报文(不定长)的控制信息包含源地址、目的地址等

分组(定长)的控制信息包含源地址、目的地址：分组号等。

分组交换的优点：

  • 分组前无需建立连接
  • 数据以“分组”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配
  • 在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高
  • 交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）

相比于报文交换，分组交换改进了如下问题：

  • 分组定长，方便存储转发管理
  • 分组的存储转发时间开销小、缓存开销小
  • 分组不易出错，重传代价高

分组交换的缺点：

  • 相比于报文交换，控制信息占比增加
  • 相比于电路交换，依然存在存储转发时延
  • 报文被拆分为多个分组，传输过程中可能出现失序、丢失等问题，增加处理 的复杂度。

虚电路交换技术（基于分组交换）

虚电路交换的过程

  1. 建立连接（虚拟电路）
  2. 通信（分组按序、按已建立好的既定线路发送，通信双方不独占线路）
  3. 释放连接

三种交换方式性能对比

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

计算机网络的分类

按分布范围分类

  • 广域网（WAN）
  • 城域网（MAN）：与局域网类似
  • 局域网（LAN）：交换机
  • 个域网（PAN）：蓝牙、zigbee
    在这里插入图片描述

按传输技术分类

  • 广播式网络：当一台计算机发送数据分组时，广播范围内所有计算机都会收到该分组，并通过检查分组的目的地址决定是否接收该分组。（所有无线网络都是广播式）
  • 点对点网络：数据只会从发送方“点对点”发到接受法，精准送达。（路由器转发的数据分组）

按拓扑结构分类

  • 总线形结构：数据“广播式”传送，存在“总线争用”问题(典型代表：集线器连接的设备)
  • 环形结构：数据“广播式”传输，通过“令牌”解决总线争用问题，令牌顺环形依次传递，拿到令牌者可使用总线(典型代表：令牌环网流行语2000年以前的局域网技术)
  • 星形结构：由中央设备实现数据的“点对点”传输，不存在”总线争用“问题(典型代表：以太网交换机连接的设备)
  • 网状结构：数据通过各中间节点逐一存储转发，属于“点到点”传输(典型代表：由众多路由器构建的广域网)

按使用者分类

  • 公用网——向公众开放的网络。如：办宽带、交手机话费即可使用的互联网
  • 专用网——仅供某个组织内部使用的网络。如：政府、军队、电力、银行的内部网络。

按传输介质分类

  • 有线网络——如：网线、光纤
  • 无线网络——如：5G、WIFI、卫星

计算机网络的性能指标

  • 速率、带宽、吞吐量
  • 时延、时延带宽积、往返时延
  • 信道利用率

信道（Channel）：表示向某一方向传送信息的通道（信道≠通信线路）一条通信线路在逻辑上旺旺对应一条发送信道和一条接收信道。

性能指标1：速率

速率（Speed）：指连接到网络上的节点在信道上传输数据的速率。也称数据率或比特率、数据传输速率。

速率单位：bit/s或b/s或bps
在这里插入图片描述

性能指标2：带宽

带宽（bandwidth）：某信道所能传送的最高数据率。

上行信道、下行信道

节点间通信实际能达到的最高速率，由带宽、节点性能共同限制。

带宽在《通信原理》中表示某信道允许通过的信号频带范围。单位Hz。

带宽在《计算机网络》中表示某信道所能通过的最高数据率。单位bps。

本质一样：信道带宽越大，传输数据的能力越强。

性能指标3：吞吐量

吞吐量（Throughput）：指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

吞吐量收带宽限制、受复杂的网络负载情况影响。

性能指标4：时延

时延（Delay）：指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所粗的时间。有时也称为延迟或迟延。

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

  • 发送时延又名传输时延，节点将数据推向信道所花的时间

    数据长度(bit) / 发送速率(bit/s)

  • 传播时延电磁波在信道中传播一定的距离所花的时间

    信道长度(m)/电磁波在信道中的传播速度(m/s)

  • 处理时延被路由器处理所花的时间（分析首部、查找存储转发表）

  • 排队时延数据排队进入、排队发出路由器所花的时间

    处理时延和排队时延受网络负载、路由器性能等诸多因素影响。考试中一般不用考虑。

在这里插入图片描述

性能指标5：时延带宽积

时延带宽积：一条链路中，已从发送端发出但尚未到达接收端的最大比特数。

时延带宽积 = 传播时延 × 带宽

理解：传播时延相当于水管长度，带宽相当于水管横截面，时延带宽积就是水管所能容纳的最大水量。

性能指标6：往返时延

游戏延迟，反映的就是“手机——服务器”之间的往返时延RTT

往返时间RTT（Round-Trip Time）：表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。

不包括发送方发送数据的发送时延

性能指标7：信道利用率

信道利用率：某个信道有百分之多少的时间是有数据通过的。

信道利用率不能太低，浪费资源

信道利用率也不能太高，容易导致网络拥塞

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

计算机网络分层结构

  • 将复杂的计算机网络在逻辑上划分为多个层次，并将各种“功能”安排在合适的层次中。
  • 不同类型的节点，实现的功能层次可能不一样

在这里插入图片描述

  • 网络的体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合，就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义（不涉及实现）。

  • 实现是遵循这种体系结构的前提下，用何种硬件或软件完成这些功能的问题。

    体系结构是抽象的，而实现则是具体的

实体：在计算机网络的分层结构中，第n层中的活动元素（软件+硬件）通常称为第n层实体。不同机器上的同一层称为对等层，同一层的实体称为对等实体。

协议：即 网络协议，是控制对等实体之间进行通信的规则的集合，是水平的。

接口：即同一节点内相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，又称为服务访问点（Service Access Point, SAP）。

服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，它是垂直的。

上一层实体通过接口，请求相邻下层的服务

PDU、SDU、PCI的概念

  • 协议数据单元（PDU）：对等层次之间传送的数据单位。第n层的PDU记为n-PDU。
  • 服务数据单元（SDU）：为完成上一层实体所要求的功能而传送的数据。第n层的SDU记为n-SDU。
  • 协议控制信息（PCI）：控制协议操作的信息。第n层的PCI记为n-PCI。

三者之间的关系：n-SDU + n-PCI =n-PDU = (n-1)-SDU

协议三要素

协议：即 网络协议，是控制对等实体之间进行通信的规则的集合，是水平的。

协议由语法、语义和同步（或时序）三部分组成。

  1. 语法，数据与控制信息的格式。例如，协议控制信息（首部）部分占几个字节、每个字节是什么含义；协议的数据部分最多由多少字节。
  2. 语义，即需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答。例如，协议中需要明确规定：发送方完数据后，接收方是否需要“应答”，以及应答的种类有哪些（如:传输成功、传输失败)
  3. 同步（或时序），执行各种操作的条件、时序关系等，即事件实现顺序的详细说明。例如，发送方发完数据后，接收方需要立即应答。如果发送方在10秒内未收到“传输成功”应答，则发送方会再次发送数据。

在这里插入图片描述

OSI参考模型

记住各层的名称和顺序（物联网叔会使用）
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

TCP/IP模型

记住各层的名称和顺序
在这里插入图片描述
TCP/IP模型各层功能
在这里插入图片描述
TCP/IP模型和OSI模型的区别
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/2098642.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

【mysql】mysql查询机制 调优不止是索引调优

【mysql】mysql查询机制 调优不止是索引调优

前言：说到mysql调优 我们第一反应都是想到索引调优 应该这是最基本的 也是至关重要的；一般工作个两年 索引调优都可以掌握的八九不离十，相关数据结构特点也都能说个一二出来，所以本文重点是讲述其它机制 整体架构 连接器&#xff…
阅读更多...
【C++】手动实现String类的封装（分文件编译）

【C++】手动实现String类的封装（分文件编译）

实现了String类的大部分封装&#xff0c;采用分文件编译 //mystring.h #ifndef MYSTRING_H #define MYSTRING_H#include <iostream> #include <cstring> using namespace std;class myString { private:char *str; //定义一个字符串int size; //记录字符串…
阅读更多...
比亚迪方程豹携手华为乾崑智驾，加速中国智驾技术向前

比亚迪方程豹携手华为乾崑智驾，加速中国智驾技术向前

近日&#xff0c;比亚迪方程豹与华为乾崑智驾在深圳签署合作协议&#xff0c;中国两大科技巨头强强联合&#xff0c;共同合作开发全球首个硬派专属智能驾驶方案&#xff0c;实现整车智驾深度融合&#xff0c;首发搭载在即将上市的方程豹豹8车型。 比亚迪智驾以自主研发和开放合…
阅读更多...
MySQL之数据库基础

MySQL之数据库基础

目录 一、数据库 1、基本概念 2、常见的数据库 3、MySQL数据库 连接MySQL服务器 数据逻辑存储 二、数据库和表的本质 三、SQL语句 四、服务器&#xff0c;数据库&#xff0c;表的关系 五、存储引擎 查看存储引擎 一、数据库 1、基本概念 一般来说&#xff0c;数据库…
阅读更多...
【软件技巧】第33课，软件逆向安全工程师之如何快速的跑到某行代码EIP设置，每天5分钟学习逆向吧！

【软件技巧】第33课，软件逆向安全工程师之如何快速的跑到某行代码EIP设置，每天5分钟学习逆向吧！

鼠标右键在此设置EIP EIP&#xff08;Extended Instruction Pointer&#xff09;是x86架构中一个重要的寄存器&#xff0c;它用于存储当前正在执行的指令的地址。EIP是程序计数器&#xff08;Program Counter&#xff09;的扩展版本&#xff0c;因为它是32位寄存器&#xff0c…
阅读更多...
Centos安装node_exporter

Centos安装node_exporter

使用以下命令下载最新版本的node_exporter, 地址: https://github.com/prometheus/node_exporter/releasesorter/releases&#xff1a; wget https://github.com/prometheus/node_exporter/releases/download/v1.6.1/node_exporter-1.6.1.linux-amd64.tar.gz或本地下载上传到服…
阅读更多...
python 字典怎么提取value

python 字典怎么提取value

打开编辑器&#xff0c;写上注释内容。 新建一个函数getvalue。 新建一个字典。 zidian{"country1":"america","country2":"australia","country3":"germany"} 利用values这个方法来获取字典中的所有Vlue值&…
阅读更多...
浅析synchronized锁升级的原理与实现 1

浅析synchronized锁升级的原理与实现 1

目录 背景 锁的用法 底层实现 原理分析 锁的状态 锁升级 锁升级过程 锁升级简要步骤 锁升级细化流程 背景 在多线程编程中&#xff0c;线程同步是一个关键的概念&#xff0c;它确保了多个线程对共享资源的安全访问。Java中的synchronized关键字是一种常用的线程同步机制…
阅读更多...
数据安全与个人信息保护的辨析

数据安全与个人信息保护的辨析

文章目录 前言一、合规1、合规的目标导向原则2、监管平衡的原则二、基础设施1、公共基础设施2、企业基础设施三、数据流通1、数据生产要素是数字化时代生产要素的变革理论2、数据产品的保护源自于数据产品的价值四、产品与服务1、数据安全与网络安全2、数据安全的分类分级与数据…
阅读更多...
Qt-信号与槽

Qt-信号与槽

1. 认识信号和槽 Qt中&#xff0c;谈到信号&#xff0c;涉及到三个要素. 信号源&#xff1a;由哪个控件发出的信号信号的类型&#xff1a;用户进行不同的操作&#xff0c;就可能出发不同的信号 点击按钮&#xff0c;触发点击信号 在输入框中移动光标&#xff0c;触发移动光标的…
阅读更多...
github私有仓库通过action部署hexo到公开仓库

github私有仓库通过action部署hexo到公开仓库

github私有仓库通过action部署hexo到公开仓库 有一段时间一直将博客md文件直接放到公开仓库然后通过工作流action创建一个gh-page分支&#xff0c;来实现部署 但是这样做有一个问题&#xff0c;如果你的源文件&#xff0c;或者配置文件中有涉及变量&#xff0c;或者密钥key&a…
阅读更多...
STM32G474之TIM1输出PWM互补信号(无死区时间和BKIN输入)

STM32G474之TIM1输出PWM互补信号(无死区时间和BKIN输入)

STM32G474之TIM1输出PWM互补信号&#xff0c;无死区时间&#xff0c;无BKIN输入。定时器1是16向上计数器&#xff0c;16向下计数器&#xff0c;16向上/向下计数器&#xff0c;输入时钟分频值&#xff1a;“1至65536”中的任意整数&#xff1b;捕获输入通道4个&#xff0c;比较输…
阅读更多...
【C++ Primer Plus习题】9.4

【C++ Primer Plus习题】9.4

问题: 解答: main.cpp #include <iostream> #include "sales.h" using namespace std; using namespace SALES;int main() {Sales s1, s2;double de[QUARTERS] { 12.1,32.1,42.1,51.1 };setSales(s1, de, QUARTERS);showSales(s1);cout << endl;setSal…
阅读更多...
AI图片扩展工具 | 一名非技术人员依靠AI就能写出来

AI图片扩展工具 | 一名非技术人员依靠AI就能写出来

前言 我本职是一个技术支持&#xff0c;原本和开发搭不到边。但这两年 AI 发展迅猛&#xff0c;让我这样的半吊子也能借助 AI 的力量写网站。 因为这两年压力大&#xff0c;所以琢磨着出海看看能不能挣到钱&#xff0c;所以在学习做网站。 这个站是我的第 5 个作品了。前面 …
阅读更多...
盘点大模型中转 API 平台，并比较费用

盘点大模型中转 API 平台，并比较费用

1. 大模型中转 API 平台集合 1.1 DevAGI DevAGI开放平台 Open AI 价格 1.2 Deepbricks 官网价格 1.3 AiHubMix AiHubMix 官网 使用教程 价格&#xff1a; 1.4 WildCard 开卡订阅 WildCard官网 价格 有3.5% 的充值手续费&#xff0c;API 价格与 Open AI 一样 2. 价…
阅读更多...
vue3 element-plus form 表单 循环校验

vue3 element-plus form 表单 循环校验

需求&#xff1a; 表单是循环出来的&#xff0c;3个一组&#xff0c;每组对于前端来说是一样的&#xff0c; 需要校验输入框是否必填是否为小数或者整数 效果&#xff1a; 未输入--显示&#xff1a;请输入 输入不是小数或整数--显示&#xff1a;请输入整数或小数 输入正确…
阅读更多...
南京大学软件学院硕士毕业流程

南京大学软件学院硕士毕业流程

背景介绍 南京大学作为国内顶尖的985高校&#xff0c;拥有丰富的校内资源和雄厚的师资力量。然而&#xff0c;在管理与协调方面仍存在一定的不足。尤其是在硕士生培养过程中&#xff0c;临近毕业阶段的流程中常出现信息不透明和混乱的现象&#xff0c;导致学生在了解所需材料和…
阅读更多...
codeforces Round 970 (Div. 3)(A-F)

codeforces Round 970 (Div. 3)(A-F)

文章目录 [Codeforces Round 970 (Div. 3)](https://codeforces.com/contest/2008)A-[Sakurakos Exam](https://codeforces.com/contest/2008/problem/A)B-[Square or Not](https://codeforces.com/contest/2008/problem/B)C-[Longest Good Array](https://codeforces.com/cont…
阅读更多...
Halcon!!!最新!! 从零认识标定板——制作描述文件和自己的标定板

Halcon!!!最新!! 从零认识标定板——制作描述文件和自己的标定板

一.标定板简介 ‌标定板是一种带有固定间距图案阵列的几何模型&#xff0c;主要用于机器视觉、图像测量、摄影测量、三维重建等领域。‌它的主要功能包括校正镜头畸变、确定物理尺寸和像素间的转换关系&#xff0c;以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之…
阅读更多...
C练手题--Progressive Spiral Number Position 【7 kyu】

C练手题--Progressive Spiral Number Position 【7 kyu】

一.原题 链接&#xff1a;Training on Progressive Spiral Number Position | Codewars Assume that you started to store items in progressively expanding square location, like this for the first 9 numbers: 二、解题 1、分析 &#xff08;1&#xff09;数字必须存…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023