计算机网络-第一章 概述

本章的重要内容是：

• 互联网边缘部分和核心部分的作用，其中包含分组交换的概念。
• 计算机网络的性能指标。
• 计算机网络分层次的体系结构，包含协议和服务的概念。

计算机网络在信息时代中的作用

三大类大家很熟悉的网络：电信网络、有线电视网、计算机网络。

很早以前提出了三网融合，但是这里涉及各方面的紧急利益和行政管辖权的问题。

互联网之所以能够向用户提供许多服务，就是因为互联网具有两个重要基本特点，即连通性和共享。

互联网概述

网络的网络

• 计算机网络由若干节点和链接这些节点的链路组成。
• 有多个网络通过一些路由器相互连接起来，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。这样的网络称为互连网。
• 网络把许多的计算机连接在一起，而互连网则把许多的网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机称为主机。
  

• 互联网交换点 IXP 的主要作用就是允许两个ISP 网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组。
• 内容提供者是在互联网上向所有用户提供视频文件的公司。比如谷歌，万维网。
• ISP互联网服务提供商。

互联网的组成

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。
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。

网络的边缘部分

主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。这种比较严密的说法通常可以简称为计算机之间的通信。

1. 客户-服务器方式

   客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

2. 对等连接方式

   用一个图就可以解释这个对等连接方式

   

互联网的核心部分

电路交换的主要特点

电路交换的运用主要在电话网中。

必须经过建立连接，通话，释放连接三个步骤的交换方式称为电路交换。

特点:实时性，稳定。

在通话的时候，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。线路利用率低。

分组交换的主要特点

分组交换则采用存储转发技术.我们把一个报文划分为几个分组后再进型发送。通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。把报文分成更小的等长的数据段，加上控制信息组成的首部就构成了一个分组。

主机是为用户进行信息处理的，路由器则用来转发分组，即进行分组交换。

可以应对突发性的通信，普遍使用于计算机网络中。当网络中传输的数据增多时，网络时延也会增大。

计算机网络的类别

计算机网络的定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同的数据，并能支持广泛和日益增长的应用。

几种不同类别的计算机网络

• 按照网络的作用范围分类

  广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN。

• 按照网络的使用者进行分类

  公用网、专用网。

• 用来把用户接入到互联网的网络

  这种网络就是接入网。它又称为本地接入网或居民接入网。

计算及网络的性能

计算机网络的性能指标

• 速率

  速率指的是数据的传送效率它也称为数据率或比特率

  当提到网络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率而并非网络实际上运行效率。

• 带宽

  在计算机网络中，网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率这种意义的带宽单位就是数据率的单位bit/s，是“比特每秒”。

• 吞吐量

  吞吐量表示在单位时间内通过某个网络的实际数据量。

• 时延

  时延是指数据从网络的一段传送到另一端所需的时间。时延十个很重要的性能指标，它有时称为延迟或迟延。

  1. 发送时延 是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

     发送时延 = 数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

  2. 传播时延 是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

     传播时延 = 信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）

     光纤 2.0*10^5 km/s

     铜线电缆中 2.3*10^5 km/s

  3. 处理时延 分析分组首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找转发表等都需要时间。

  4. 排队时延 在路由器中数据进行排队发送所产生的时延。

  

 **总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延**

• 时延带宽积

  ​ 时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

• 往返时间RTT

  发送时间 = 数据长度/发送速率

  有效数据率 = 数据长度/（发送时间+往返时间）RTT

• 利用率

  #信道利用率或网络利用率过高就会产生非常大的时延。

  利用率越高，网络时延越大
  

计算机网络的非性能特征

费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

计算机网络体系结构

分层次的体系结构是最基本的。

计算机网络体系结构的形成

osi和tcp/ip网络参考模型。

协议与划分层次

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。

语法：数据与控制信息的结构或格式

语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

同步：事件实现顺序的详细说明

计算机网络的体系的结构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，体系结构是抽象的，而实现则是具体正在运行的计算机硬件和软件。

具有五层协议的体系结构

1. 应用层

   通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。进程就是正在运行的程序。

2. 传输层

   两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

   传输控制协议TCP

   用户数据报协议UDP

3. 网络层

   网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务

4. 链路层

   发送帧

5. 物理层

   转化为物理信号，在通信链路上传输。

数据在各层之间的传递过程