导图社区 通信网络第一章
通信网络课程第一章的思维导图总结
编辑于2020-03-20 21:45:54第一章
亮
计算机网络在信息时代的作用
21世纪:数字化,网络化,信息化
三大网络
电信网络
有线电视网络
计算机网络(发展最快起核心作用)
互联网
连通性
共享
互联网概述
网络
概念
计算机网络(网络):由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成
互联网
互连网:可以通过路由器把网络互连起来,构成覆盖范围更大的计算机网络
关系
网络:把许多计算机终端连接在一起
互联网:把许多网络连接在一起
基础结构发展三阶段
第一阶段:从单个网络 ARPANET 网络向互联网发展的过程
第二阶段:特点是建成了三级结构的因特网。成为一个三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)
第三阶段:逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网,出现了因特网服务提供者 ISP
标准化工作
制订因特网的正式标准
1.因特网草案(Internet Draft) ——还不是 RFC 文档。
2.建议标准(Proposed Standard) ——这个阶段开始就成为 RFC 文档。
3. 草案标准(Draft Standard)
4. 因特网正式标准(Internet Standard)
其他通信领域的标准化组织
ITU-T, ISO,IEEE
互联网的组成
边缘部分
处在互联网网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机,这些主机又称为端系统
主机之间的通信方式
对等方式(P2P 方式)
对等连接(peer-to-peer,简写为 P2P)是指两个主机在通信时不区分服务的请求方和提供方
两个主机运行了对等连接软件(P2P 软件),它们就可以进行平等的、对等连接通信
可看成一种特殊的客户-服务器方式,就是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器
客户-服务器方式(C/S 方式)
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系,客户和服务器体现了完成通信的两种角色
客户是(泛指)服务的请求方,服务器是(泛指)服务的提供方。
客户和服务器本质上都是指计算机进程、程序(软件)
核心部分
向网络边缘中的大量主机提供连通性,使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信
路由器
在网络核心部分起特殊作用
实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到的分组
交换技术
电路交换
基本思想
针对最早的语音通信业务来设计的
差错率要求不高,但实时性要求很高
采用面向连接的、独占电路的方式
基本过程
电路建立阶段
通话阶段
电话释放阶段
基本原理和过程
建立阶段
呼叫建立请求,证实
通话立阶段
独占链路
释放阶段
释放请求、证实
技术特点
优点
技术实现及控制较为简单
采用面向连接且独占的方式,信息传输的可靠性高
通信信息的传输时延小,对一次接续而言,传输时延固定不变
对用户的数据信息也不需要附加用于控制的额外信息,也不做差错控制处理,信息的传输效率比较高
采用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量,业务过负荷时呼损率增加,但不影响已建立的呼叫
缺点
通信前的电路接续(接通电路)需要花费一定的时长
电路资源的利用率低。整个通话期间,即使没有说话,电路资源也被通信双方独占
要求通信双方在信息传输、编码格式、同步方式、通信协议等方面要完全兼容,通信方式不够灵活
鲁棒性不够高,建立起来的一条物理连接上的任何部分发生故障都会引起通信的中断
资源分配不灵活;传输链路带宽固定
电路交换适用于语音通信,若用于传送计算机网络中数据信息则效率低
报文交换
基本思想
“先存储—后转发”,发送数据时不需要提供通信双方的物理连接,而是将所接收的报文暂时存储
基本过程和原理
技术特点
优点
以存储转发方式通过交换机,输入输出电路的速率、码型格式等可以不同,很容易实现各种不同类型终端之间的相互通信,通信方式灵活
过程中没有电路接续过程,来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用,线路可以以它的最高传输能力工作,大大提高线路的利用率
用户不需要叫通对方就可发送报文,无呼损,并可以节省通信终端操作人员的时间。可以发送多目的地址的报文
缺点
信息通过交换机时产生的时延大,而且时延不定、变化也大,不利于实时通信
交换机要有能力存储用户发送的报文,其中有的报文可能很长,要求交换机具有高速处理能力和大的存储容量
分组交换
提出背景
电路交换不利于实现不同类型的数据终端没备之间的相互通信,而报文交换信息传输时延又太长,不满足许多数据通信系统的实时性要求
数据通信与语音通信对差错率和实时性这两个性能的要求是完全相反的
基本思想
先存储后转发
把整个报文分割成若干个大小相等的数据块(即分组)
让各个分组分别独立传输,多用户共享线路资源
技术特点
优点
高效 动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。
灵活:以分组为传送单位和查找路由。
迅速:不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠:能保证网络协议的可靠性;是分布式多路由的分组交换网;使网络有很好的残存性。
缺点
信息传送时延大
技术实现的控制比较复杂
三种交换方式的比较
若要连续传送大量的数据,且其传送时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
连接型
无连接型
直接传输,边传边找路
面向连接型
先建路后传输
计算机网络在我国的发展
计算机网络的类别
计算机网络的性能
性能指标
速率:指数据的传送速率,速率也叫做数据率或比特率,是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s,或kb/s, Mb/s, Gb/s ……等
带宽:最初是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。现在在数字通信中,“带宽”是指数字信道所能传送的“最高数据率”的同义词,单位是“比特每秒”,或 b/s (bit/s)
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,大小受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
时延是指一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另端所需要的时间
发送时延:发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间
大小=数据块长度/发送速率
传播时延:传播时延是指电磁波(电信号)在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
大小=信道长度/信号在信道上的传播速率
处理时延:指结点收到数据分组后对数据进行分析处理所花费的时间,即交换结点为存储转发数据而进行一些必要的处理所花费的时间
排队时延:分组在结点的缓存队列中排队等待处理所花费的时间
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
往返时间RTT:表示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
利用率
信道利用率
某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率是零
网络利用率
全网络的信道利用率的加权平均值
丢包率
又叫网络丢包率,是指数据在网络的传输过程中数据包丢失的数量与所传送数据包总数之间的比值
数据传输效率
在传输过程中传的有效数据量和传输的总数据量之间的比值
非性能特征
费用,质量,标准化,可靠性,可扩展性和可升级性,易于管理和维护
计算机网络的体系结构
形成
OSI/RM(开放系统互连参考模型)
是由国际标准化组织ISO提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准
只要遵循 OSI 标准,一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信
OSI 只获得了一些理论研究的成果,在市场化方面却失败了
模型
应用层、表示层、会话层
传输层
网络层
数据链路层、物理层
非国际标准TCP/IP
事实上的国际标准
模型
应用层
传输层
网络层
网络接口层
协议与划分层次
协议
网络协议,简称为协议,就是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
三要素
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,完成何种动作以及做出何种响应
同步:事件实现顺序的详细说明
分层
重要概念
实体:表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
协议:控制两个对等实体进行通信的规则的集合。协议是“水平的”
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
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访问点 SAP
把同一系统层与层之间交换的数据单位称为服务数据单元SDU
具有五层协议的体系结构
综合 OSI 和 TCP/IP 的优点,采用一种只有五层协议的体系结构来分析网络的基本工作原理
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
考
OSI参考模型和TCP/IP模型中对应的层次划分为?
报文交换的过程是?
帮
通常每一层所要实现的功能为下面的一种或多种功能:①差错控制②流量控制③分段和重装④复用和分用⑥连接建立和释放
网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分
OSI参考模型和TCP/IP模型的层互相对应
信道利用率并非越高越好。因为当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加