0.计算机网络体系结构

计算机网络是将分散的、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，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

计算机网络

概念

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，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

计算机网络的组成

从组成部分看

由硬件、软件、协议三大部分组成

从工作方式上看

边缘部分和核心部分

边缘部分：所有连接到因特网、供用户使用的主机组成；核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成

从功能上看

由通信子网和资源子网组成

通信子网：各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成；资源子网：是实现资源共享功能的设备及其软件的集合

计算机网络的功能

数据通信、资源共享、分布式处理、提高可靠性、负载均衡

计算机网络的分类

按分布范围

广域网（使用交换技术）

城域网

局域网（使用广播技术）

个人区域网

按传输技术分类

广播式

点对点网络

按拓扑结构分

指网中结点（路由器或主机）与通信线路之间的几何关系

总线型

星型

环形

网状

按交换技术

电路交换

报文交换

分组交换

按传输介质

有线和无线

计算机网络性能指标

带宽

(本来表示通信允许通过的信号频带范围，单位：Hz )但在计算机网络中表示传送数据的能力也称为“最高传输速率” 单位：b/s

时延

指数据从网络的一段传送到另一端的总时间，包括：

发送时延

从分组发送的第一个比特算起到分组最后一个比特发送完毕所需的时间，也称传输时延 （注意！对于高速链路，提高的仅是发送速率而非在链路上的传播速率，提高数据的发送速率仅是减少数据发送的时延）

传播时延

电磁波在信道上一定距离花费的时间，即一个比特从发送端到接收端所需时间 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

处理时延

存储转发花费的时间

排队时延（排队等待的时间）

时延带宽积

发送端发送第一个比特起，发送端已经发送了多少比特；时延带宽积=传播时延*信道带宽

往返时延（RTT）

2*传播时延+处理时间+排队时延

吞吐量

单位时间某个网络或信道通过的数据量，受网络带宽或网络额定速率的限制

速率

也称数据率、数据传输速率，单位：kb/s(10三次方)、Mb/s(10的6次方)、Gb/s(10的9次方)

信道利用率

信道利用率=有数据传送的时间/（有+无）数据通过的时间

计算机网络体系结构参考模型

分层结构

计算机网络体系结构

是计算机网络的各层及其协议的集合，各层之间相互独立

分层原则

每层之间界面自然清晰、交流少；下层为上层提供服务；采用合适技术实现

实体

第n层中活动元素称为n层实体；同层的实体叫对等实体

协议

由语法、语义、同步三要素组成；语法：规定传输数据格式；语义：规定要完成的功能；同步：规定各种操作的顺序；

接口

下层为上层提供服务的入口

服务

下层为相邻上层提供的功能调用（垂直）

SDU数据服务单元

完成某功能传输的有效数据

PCI协议控制信息

PDU

对等层次之间传送的数据单位 关系：n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU

第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能

仅在相邻层之间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽

OSI参考模型

应用层

所有能和用户交互产生网络流量的程序

传输单元：报文

主要协议

文件传输FTP、电子邮件SMTP、万维网HTTP

表示层

用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式 语法和语义

功能

数据格式交换；数据加密解密；数据压缩与恢复

会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据

回话，建立同步（SYN）

功能

建立、管理、终止会话；使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续回复通信，实现数据同步

协议

ASP、ADSP

传输层

负责主机中两个进程的通信（端到端通信）

传输单位：报文段

功能

可靠传输、不可靠传输；流量控制；差错控制；复用分用

协议

TCP、UDP

网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务

传输单位 数据报

功能

路由选择（选择最佳路径）；流量控制（控制发送端与接收端数据接收问题）；差错控制（校验、丢弃）；拥塞控制（全局控制）

协议

IP；ICMP、IGMP；ARP、RARP；OSPF

数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧

传输单位 帧

功能

封装成帧（定义帧的开始和结束）

差错控制

检错（帧错，位错）

纠错（海明码）

流量控制（发送方与接收方数据控制）

访问（接入）控制（控制对信道的访问）

协议

SDLC、HDLC，PPP、STP

物理层

在物理媒体上实现比特流的透明传输

传输单位 比特

透明传输

不管所传数据比特的组合，都能够在链路上传送

功能

定义机械特性；定义传输模式（单工，半双工，全双工）；定义传输速率；比特同步；比特编码

协议

802.3、R 45

TCP/IP参考模型

应用层

传输层

网际层

网络接口层

TCP/IP参考模型和OSI参考模型的区别