1,“三网 “——— 电信网络,有线电视网络,计算机网络
2,计算机网络的功能:
(1), 连通性:计算机网络使上网用户之间都可以交换信息
(2), 共享 (资源共享):资源共享是多方面的,可以是信息,软件,硬件的共享
3,网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机,集线器,交换机或路由器。
4,互联网是网络的网络,因特网是世界上最大的互联网络,连接在因特网上的计算机都称为主机。
5,网络把许多计算机连接在一起,而因特网则把许多网络连接在一起。
6,因特网的三个阶段:
(1), 从单个网络 ARPAENT 向互联网发展的过程。
(2) 三级互联网 —– 主干网,地区网,校园网 (企业网)
(3) 逐渐形成多层次 ISP 结构的因特网。
7,因特网的组成:
(1), 边缘部分 —— 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信 (传送数据,音频视频) 和资源共享
(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 (提供连通性和交换)。
8,因特网的边缘部分
连接在因特网上的所有主机,这些主机也称为端系统。
计算机通信 ——— 主机 A 的某个进程和主机 B 的某个进程进行通信
9, 端系统中程序通信方式的分类:
(1) 客户机服务器模式即 C/S 模式
客户和服务器都指的是通信中所涉及到的两个应用程序
客户是服务请求方,服务器是服务提供方
客户程序:
(1) 被用户调用后运行,在通信时主动向远方服务器发起通信 (请求服务),因此,客户程序必须知道服务器程序的地址。
(2) 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序:
(1), 是一种专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个远地或本地客户请求。
(2), 系统启动后即自动调用并一直不断运行着,被动的等待并接受来自各地客户的通信请求。因此服务器不需要知道客户端程序的地址。
(3), 一般需要强大的硬件和高级操作系统的支持。
(2) 对等方式 (P2P 方式)
指两个主机在通信时并不区分哪个是服务请求方,哪个是服务提供方。
10, 因特网的核心部分
路由器是实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到分组,这是网络核心部分最重要的功能。
11,交换 — 按照某种方式动态的分配传输线路的资源
12,电路交换的过程:建立连接 (占用通信资源)—— 通话 (一直占用通信资源)——– 释放连接 (归还通信资源)
电路交换的特点:在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
13,分组交换
分组交换采用存储转发技术,
报文 —– 要发送的整块数据
分组 —– 在每个数据段前面加上一些必要的控制信息组成的首部后,就构成了一个分组。分组也称为包,分组的首部也称为包头。
14,路由器和主机的区别
主机是为用户进行信息处理的,并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器则是用来转发分组的,即进行分组交换的。
15,分析网络时,把单个网络简化为一条链路,而路由器称为核心部分的结点。
当网络中的某些结点或链路突然故障时,在各路由器中运行的路由选择协议能够自动找到其他路径转发分组。
采用储存转发的分组交换,实际上采用了在数据通信过程中断续 (或动态) 分配传输带宽的策略。
16, 常用的三种交换方式在数据传输阶段的主要特点:
电路交换 —- 整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中传送.
报文交换 —- 整个报文先送到相邻结点,全部储存下来后查找转发表,转发到下一个结点.(对 电路交换的传输链路进行分段)。
分组交换 —- 单个分组 (这只是报文的一个部分) 传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。(对报文交换的传输内容分段)
17,网络的分类
(1), 按照作用范围分
-
广域网 (Wide AreaNetwork) 作用范围几十到几千公里,地位:因特网的核心部分,任务:长距离运送主机发送的数据。
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城域网 (MetropolitanArea Network) 作用范围:一个城市或者几个街区(5—50km),多采用以太网技术。
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局域网 (Local AreaNetwork) 微型计算机或者工作站通过高速线路连接。在地理上分布于较小的范围(1km 左右)
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个人区域网 (PersonalArea Network) 在个人工作的地方,把属于个人的电子设备 (如便携式电脑) 用无线技术连接起来的网络,也称(WirelessPAN)
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如果中央处理机的距离非常近 (如仅 1m 的数量级或者更小一些) 称为多处理机系统,
(2), 按照使用者来分
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公用网 (PublicNetwork)
-
专用网 (PrivateNetwork)
18, 计算机网络的性能标准
(1) 速率 (相当于高速公路上车速的大小)
比特是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。
网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,也称为数据率或者比特率。单位 (bps 即比特每秒)
(2), 带宽 (高速公路的车道数)
带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。单位是赫,千赫,兆赫。
在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络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。
(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。
(4), 时延
时延是指数据 (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需的时间。分为
l 发送时延:主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特开始,到该帧的最后一个比特结束所需要的时间。
计算公式:发送时延 = 数据帧长度 / 信道带宽
l 传播时延:电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
计算公式:传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率
l 处理时延:主机或者路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理,就产生了处理时延。
l 排队时延:分组在进入路由器后,要先在输入队列中排队等待处理,路由器确定端口后,要在输出队列中排队等待处理,就产生了排队时延。
l 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送时延,而不是在链路上的传播速率。提高数据发送速率只是减少了数据的发送时延。
(5) 时延带宽积 定义:时延带宽积 = 传播时延 * 带宽即以比特为单位的链路长度。
(6), 往返时间:从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认,总共经历的时间。
(7) 信道利用率:某信道有百分之几的时间是被利用的,网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率过高会产生非常大的排队时延。
19,计算机通信的协议
网络通信协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议的三个要素:
(1), 语法:数据与控制信息的结构或者格式。
(2), 语义:即需要发送何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
(3), 同步:事件实现顺序的详细说明。
协议的两种不同形式:
(1), 便于人们阅读和理解的文字描述。
(2), 让计算机能够理解的程序代码。
20,计算机网络分层的好处
(1), 各层之间是独立的
(2), 灵活性好
(3), 结构上可以分开
(4), 易于实现和维护
(5), 能促进标准化工作
21,协议要完成的功能
(1), 差错控制:使得网络对等端的相应层次的通信更加可靠。
(2), 流量控制:使得发送端的发送速率不要太快,要使接收端来得及接收。
(3), 分段和重装:发送端将要发送的数据块分成更小的单位,在接收端将其还原。
(4), 复用和分用:发送端几个高层会话复用一条底层的连接,在接收端再分用。
(5), 建立连接和释放:交换数据前先建立一条逻辑连接,数据传送结束后释放连接。
22, 网络体系结构:计算机网络的各层以及其协议的集合。也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。
注:体系是抽象的,实现是具体的,是运行在计算机中的软件和硬件。
23,分层的体系结构
22,各层的具体含义
(1) 应用层:应用层直接为用户的应用进程提供服务,这里的进程就是正在运行的程序
(2) 运输层:负责向两个主机中进程之间的通信提供服务
两个协议:
传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol):面向连接的,数据传输的单位是报文段,提供可靠的交付。
用户数据报控制协议 UDP:无连接的,数据传输的单位是用户数据报,不能够提供可靠的交付。
(3) 网络层:网络层负责为分组交换网上的不同的主机提供通信服务,还有就是选择合适的路由
(4) 数据链路层:完成相邻结点间的数据的透明传输,为此我们引进了数据链路成帧的协议,完成差错检测。
(5) 物理层:在物理层上传送的数据的单位是比特,物理层的任务就是透明的传输比特流。
透明:表示某一实际存在的事物看起来却好像不存在一样。
23,实体:任何可以发送和接收信息的硬件或软件进程。
协议:控制两个对同实体 (或多个对等实体) 进行通信的规则的集合。
在协议的控制下,两个对等实体间的通信是的本层能够向上一层提供服务,要实现本层的协议,还需要使用下一层所提供的服务。
协议和服务的区别:
(1), 协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而看不到下面的协议,下面的协议对上面的实体是透明的。
(2), 协议是水平的,即协议是控制对等实体间进行通信的规则,但服务是垂直的,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
24,服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体进行交互 (即交换信息) 的地方
服务数据单元:层与层之间交换数据的单位。
数据协议不能假定一切都是正常的和非常理想的,必须非常仔细的检查这个协议能够应付各种异常情况。
25,沙漏计时器状的 TCP/IP 协议族示意图
TCP/IP 协议可以为各式各样的应用提供服务,(Everything Over IP)
TCP/IP 协议允许 IP 协议在各式各样的网络构成的互联网上运行 (IPOver Everything)