导图社区 第一章 计算机网络体系结构
计算机网络思维导图，包括：1.1计算机网络概述；1.2计算机网络体系结构与参考模型；多总结。
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第一章 计算机网络体系结构
1.1计算机网络概述
1.1.1计算机网络概念
1.1.2计算机网络的组成
从组成部分上看
软件
硬件
协议
从工作方式上看
边缘部分
主机
核心部分
大量的网络和路由器
功能组成
通信子网
数据通信
资源子网
资源共享
1.1.3计算机网络的功能
子主题
1.1.4计算机网络的分类
按分布范围
广域网WAN
几十千米到几千千米
城域网MAN
跨越几个街区甚至整个城市
局域网LAN
几十米到几千米
个人局域网PAN
按传输技术
广播式网络
点对点网络
按拓扑结构分类
总线形
星形
环形
网状形
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
报文交换网络
分组交换网络
1.1.5计算机网络的标准化工作及相关组织
标准化组织
ISO国际标准化组织
OSI
HDLC
ITU国际电信联盟
IEEE
802标准
1.1.6计算机网络性能指标
速率
单位为bit/s kbits/s Gbit/s或bps
速率往往指额定速率或标定速率，非实际运行速率
带宽
无线网络
指信号具有的频带宽度
有线网络
单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
吞吐量
单位时间内通过某网络的数据量
吞吐量受网络带宽和速率的限制
时延
发送时延/传输时延
发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间
发送时延=数据帧长度/发送速率
传播时延
电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
传播时延=信道长度/信道在信号上的传播速率
处理时延
主机或路由器在收到分组时，为处理分组而花费的时间
排队时延
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理的时间
排队时延的长短往往取决于网络中当前的通信量
总时延等于四者之和
排队时延和处理时延一般忽略不计
时延带宽积
传播时延*信道带宽
该管道可以容纳的比特数量
往返时延RTT
从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端确认，总共经历的时延
不包括发送时间
信道利用率
1.2计算机网络体系结构与参考模型
1.2.1计算机网络分层结构
网络的体系结构
计算机网络的各层及其协议的集合称为计算机网络的体系结构
相关概念
第N层中的活动元素称为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
N层实现的实体被N+1层利用
N层为服务提供者
N+1层则服务于用户
服务数据单元SDU
为完成用户所要求的功能而应传送的数据
协议控制信息PCI
控制协议的操作信息
协议数据单元PDU
对等层之间传送的数据单元称为该层的PDU
物理层
比特
链路层
帧
网络层
分组
传输层
报文
n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU
1.2.2计算机网络协议、接口、服务的概念
明确规定了所传数据的格式和有关同步问题
语法
传输数据的格式
语义
所要完成的功能
需要发出何种控制信息、完成何种动作和做出何种应答
同步
执行各种操作的条件和时序关系
接口
同一结点内相邻两层间交换信息的连接点
服务
下层为紧邻的上层提供的功能调用
服务于协议的区别
服务是垂直的，协议是水平的
下层的协议对上层的服务用户是透明的
只有被高一层实体看得到的功能才称为服务
服务的分类
面向连接服务和面向无连接服务
连接：TCP
无连接：IP和UDP
可靠服务和不可靠服务
不可靠服务
尽量正确、可靠地传输
对于不可靠服务的网络，其网络的正确性、可靠性由应用或用户保证
可靠服务
具有纠错、检错应答机制，能保证数据正确、可靠地传送到目的地
有应答服务和无应答服务
1.2.3ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
OSI参考模型
低三层统称为通信子网，高三层统称为资源子网
任务
在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流 确定与传输媒体接口有关的一些特性 定义标准
透明传输
不管所传的数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送
功能
定义接口特性
机械特性
物理连接规格，引脚，引线，排列
电气特性
传输二进制位，线路上电压范围，阻抗匹配，传输速率，距离限制
功能特性
某条线出现某一电平有何意义接口部件信号线用途
规程特性
（过程特性）定义物理线路工作规程和时序关系
定义传输模式
单工 半双工 双工
定义传输速率
比特同步
比特编码
定义数据终端设备DTE和数据通信设备DCE的物理和逻辑连接方法
物理层协议也称物理层接口标准和物理层规程
物理层研究的内容
物理层规定了电路接口的参数
物理层也规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征
note
物理层利用的一些物理媒体，如双绞线、光缆和无线信道，并不在物理层协议内，而在物理层之下
主要协议
Rj45
802.3
数据链路层
把网络层传来的IP数据报组装成帧
成帧（帧的开始和结束）
差错控制（帧错+位错）
流量控制
访问（接入）控制控制 对信道的访问
数据链路层的协议
SDLC
PPP
STP
帧中继
广播式网络还要处理新的问题
如何控制对共享信道的访问
其中特殊的子层：介质访问子层，就是专门处理这个问题的
单位
数据报
把分组从源端传输到目的端，为分组交换网上不同的主机提供通信服务（分组属于数据报）
路由选择
拥塞控制
差错控制
网际互联
别名
网际层/IP层
网络层的协议
IP
ICMP
IGMP
IPX
ARP
RARP
OSPF
报文段
用户数据报
负责主机进程之间端到端的通信
为端到端的通信提供可靠的传输服务
为端到端的连接提供流量控制，服务质量和数据传输管理
复用分用
传输层协议
TCP
UDP
会话层
允许不同主机的各个进程进行会话
利用传输层提供的端到端的的服务，向表示层提供它的增值服务
会话
为表示层实体或用户层建立连接并在连接上有序地传输数据
也称建立同步SYN
建立、管理和终止进程间的会话
使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复数据，实现数据同步，故常用于大文件
表示层
处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码方式
数据压缩和恢复
加密
解密
数据格式变换
应用层
通过应用进程的交互来完成特定网络应用
是最复杂的一层，使用的协议也最多
应用层协议
FTP
SMTP
HTTP
TCP/IP参考模型
研究ARPAnet时提出的TCP/IP模型
对于OSI参考模型的会话层、表示层和应用层
网络接口层
对于OSI的物理层和数据链路层
TCP/IP参考模型和OSI参考模型的比较
相似之处
都采取分层的网络结构
都是基于独立的协议栈的概念
都可以解决异构网络的互联
差别
OSI精确地定义了三个概念：服务、协议和接口，而TCP/IP却没有明显区分
OSI没有偏向于任何特定的协议，通用性良好，参考模型先于协议发明。TCP/IP正好相反首先出现的是协议，不会出现协议不能匹配模型的情况，但该模型不适合于任何其他非TCP/IP的协议栈
TCP/IP考虑了多种异构网的互联，并将IP作为一个单独的层次，OSI参考模型只考虑到用一种公用数据网将不同的系统互联
OSI参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，而在传输层仅有面向连接的通信，而TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，在网际层仅有无连接的通信方式，但传输层支持无连接和面向连接两种模式
无连接+面向连接
面向连接
无连接
总结
混淆概念
应用层的信息分组，是网络中交换与传输的数据单元，包含要发送的完整数据信息，长短不需要一致，在传输过程中不断被封装为分组，包，帧来传输，封装的方式为添加报文头
传输层信息单元
分组/包
网络层二进制格式单元，为提高通信的可靠性，每个用户发送的数据被分成更小的部分，在每个部分前面加控制信息首部，有时加上尾部
网络层面向无连接的数据传输，类似于报文交换
数据单元
指许多信息单元
服务数据单元（SDU）同一机器上的两层传递消息
协议数据单元（PDU）同等层间交流用
P-PDU
