计算机网络-层级架构

news2024/12/24 20:51:56

计网概念

计算机网络将分散的、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,由软件实现资源共享和信息传递,同时也是一些互联的、自治的计算机系统的集合

计网组成的三种划分方式

  • 硬件、软件、协议
    硬件包含主机(端系统)、通信链路(双绞线、光纤)、交换设备(路由、交换机)和通信处理机(网卡)等组成
    软件包含各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件
    协议规定网络传输数据遵循的规范

  • 边缘部分和核心部分
    边缘部分为连接到网上,由用户使用的主机组成
    核心部分则由大量网络和这些网络的路由器组成,为边缘部分提供连通性和交换服务

  • 通信子网和资源子网
    通信子网由各种传输介质、通信设备和网络协议组成,实现计算机间数据通信
    资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合,向网络用户提供其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务
    在这里插入图片描述

计网功能

数据通信、资源共享、分布式处理、提高可靠性、负载均衡

计网分类

范围划分

广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN,范围由大到小
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按传输技术分类

广播式:联网计算机共享一个公共通信信道,当通过该通道发送报文时,所有计算机都能收听到,收到的计算机会检查目的地来决定是否接受
点对点:每条物理线路连接一对计算机

按拓扑结构分类在这里插入图片描述

按使用者分类

公用网、专用网

按交换技术分类

电路交换网络

起点和终点建立专用通路用于传输数据,包括建立连接、传输数据、断开连接
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报文交换网络

也成存储-转发网络,用户数据+源地址+目的地址+校验码等封装成报文、这个报文传送到相邻结点,全部存储后,再转发给下一个结点,重复该过程直至到达目的结点,每个报文可单独选择到达目的结点的路径
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分组交换网络

也称包网络,将数据划分为许多较短的固定长度的数据段,在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组,以存储-转发方式传输

按传输介质分类

有线:双绞线、同轴电缆等
无线:蓝牙等

性能指标

  • 速率:数据率/数据传2输率/比特率
    连接在计网主机在数字信道上传送数据位数的速率
    单位为b/s kb/s Mb/s Gb/s Tb/s

  • 带宽: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”,网络设备所支持的最高速度

  • 吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量,受网络带宽和额定速率的限制

  • 时延:数据从网络一端到另一端的总时间 总时延 = 发生时延、传播时延、处理时延、排队时延
    发送时延:分组的所有比特推向链路所需时间,从发生分组的第一个比特算起,到该分组的最后一个比特推向传输链路所需要时间,也称传输时延
    传播时延:一个比特从链路的一端传播到另一端所需时间
    排队时延:分组进入路由器后要在输入队列中排队等待处理,因此产生等待时延
    处理时延:数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间:提取数据、擦错检验,找寻路由等

  • 时延带宽积:发送端发生的第一个比特即将到达终点时,发送端已经发出多少个比特,又称以比特为单位的链路长度,时延带宽积 = 传播时延 * 信道带宽

-往返时延RTT:从发送数据起到发送方收到接收方的确认共经历的时延
RTT包括往返传播时延(传播时延*2)和
末端处理时间(中间节点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延)

  • 信号利用率:某一信道百分之多少时间是有数据通过的 有数据通过时间/(有+无)数据通过时间
  • 网络利用率:信道利用率加权平均值

分层原因

大问题分散为小问题,层次间相互独立

细致概念

实体:第n层中的活动元素称为n层实体,同一层的实体叫对等实体,即两台主机的同一层
协议:为对等实体数据交换建立的规则:语法(要做什么)+语义(数据与控制信息的结构)+同步(事件实现顺序说明)
接口:上层使用下层服务的入口
服务:下层为相邻上层提供的功能调用

SDU 服务数据单元:传送的数据
PCI 协议控制信息:控制协议操作的信息
PDU协议数据单元:对等层次间传送的数据单位

上层使用下层所提供的服务必须与下层交换一些指令,这些指令在OSI中被称为服务原语。
●请求(Request):由服务用户发往服务提供者,请求它完成某项工作。
●指示(Indication):由服务提供者发往服务用户,指示发生了某些事件。
●响应(Response):由服务用户发往服务提供者,对前面发生的指示的响应。
●证实(Confirmation):由服务提供者发往服务用户,对前面发生的请求的证实。
这4类原语用于不同的功能,如建立连接、传输数据和断开连接等。
有应答服务包括全部4种原语
无应答服务则只有请求和指示

我们假设n+1层是存钱的人,n层是银行柜台服务人员。存钱的人要去柜台存钱,他会说出他的请求给柜台服务人员,然后服务人员知道后,需要你的银行卡和存款金额现金等证件,指示你把银行卡和现金等证件给她,然后存钱的人根据柜台人员的指示,进行响应,把银行卡和现金等证件给柜台人员,最后柜台人员对你的请求进行处理,帮你存钱,给你一张凭据,证实我帮你处理了存钱操作等一些信息。

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