计算机网络概述

全网最全的计算机网络概述，主要内容有：互联网的特点、发展历程、万维网的组成、体系结构等知识。

计算机网络

• 网络
  • 由若干节点和连接这些节点的链路组成的结构
  • 互联网
    • 两个基本特点：连通性、共享
  • 三网
    • 电信网络
    • 计算机网络：发展最快，起核心作用
    • 有线电视网络
  • 发展历程
    • 第一阶段
      • 1969-1990，在 1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，人们把1983年作为互联网的诞生时间，1990年，ARPANET正式宣布关闭
    • 第二阶段
      • 1985-1993，美国科学基金网NSFNET,建立三级结构的计算机网络，由主干网、地区网、和校园网组成。
    • 第三阶段
      • 1993-现在，互联网服务提供者ISP成为互联网的运营主体，形成多层次ISP结构
  • 万维网
    • 成为互联网指数级增长的主要驱动力
  • 组成
    • 边缘部分
      • 由所有连接在互联网上的主机组成
    • 核心部分
      • 由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换
      • 关键设备是路由器，其任务是进行分组交换
  • 主机之间的通信方式
    • 客户/服务器方式 C/S方式
      • 客户是服务的请求方，服务器是提供方
    • 对等方式 P2P方式
      • 每一台主句即是客户又是服务器
  • 数据交换
    • 电路交换
      • 建立连接--通话--释放连接三个阶段，在通话的全部时间段内，始终占据端到端的通信资源，计算机数据具有突发性，导致效率非常低
    • 分组交换
      • 采用存储转发技术，将发送的报文分成一个个更小的分组，在其首部加上一些必要的控制信息，将分组发送出去
        • 优点：
        • 缺点：分组在路由器中需要排队，不能保证带宽，增加开销，路由器要暂存分组，维护转发表
    • 报文交换
      • 时延较长，很少使用
    • 子主题
  • 类别
    • 作用范围
      • 广域网WAN：几十到几千公里
      • 城域网MAN：5-50公里
      • 局域网LAN：1公里左右
      • 个人区域网PAN：10米左右
    • 使用者
      • 公用网
      • 专用网
    • 拓扑结构
      • 总线型
      • 环形
      • 星型
      • 树型
      • 网状
  • 性能指标
    • 速率
      • 比特的传送速率，也称数据率或比特率,单位是bit/s 代表速率时：k=10^3 M=10^6 G=10^9 代表数据量时：K=2^10 M=2^20 G=2^30
    • 带宽
      • 频域
        • 某个信号的频带宽度，比如模拟电话信号的频率范围是300Hz到3.4kHz，带宽是3.1kHz
      • 时域
        • 即最高数据率，单位是bit/s
    • 吞吐量
      • 表示在单位时间内通过某个网络的实际数据量，受网络的带宽或网络的额定速率的限制
    • 时延
      • 发送时延
        • 发送数据帧所用的时间，
      • 传播时延
        • 数据在信道中传播所用的时间，
      • 处理时延
        • 主机或路由器收到分组后，处理分组所用的时间
      • 排队时延
        • 分组需要排队等待转发
      • 注意
        • 高速链路指发送的信道带宽比较大，仅仅提高数据的发送速率，对传播速率没有影响
    • 时延带宽积
      • 表示链路中能容纳多少个比特
    • 往返时间RTT
      • 有效数据率
        • 发送数据长度/（发送时间+往返时间）
    • 利用率
      • 信道利用率
        • 某信道被利用的时间百分比
      • 网络利用率
        • 全网络的信道利用率的加权平均值
      • 信道利用率不是越高越好，当信道的利用率增大时，信道的时延会迅速增加
  • 非性能指标
    • 1.费用 2.质量 3.标准化 4.可靠性 5.可扩展性 6.可升级性 7.管理与维护
  • 体系结构
    • OSI/RM七层协议的体系结构
      • 法律上的国际标准
        • 将对等层之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU
    • TCP/IP结构
      • 事实上的国际标准
    • 五层协议体系结构
    • 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，做出何种相应
      • 同步
        • 事件实现顺序的详细说明
    • 分层的优缺点
      • 优点
        • 各层之间相互独立，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，能促进标准化工作
      • 缺点
        • 有些功能重复使用，产生了额外开销
    • 应用层
      • 数据单元：报文 协议：DNS HTTP SMIP
    • 运输层
      • 协议：TCP UDP
    • 网络层
      • 协议：IP 路由选择协议 数据单元：分组、IP数据报
    • 数据链路层
      • 数据单元：帧 协议：PPP CSMA/CD
    • 物理层
      • 数据单元：比特