计算机网络-概述

计算机网络的概述导图，主要是对计网的整体浏览

计算机网络

• 分类方法
  • 传输技术
    • 广播网络
    • 点到点网络
  • 网络规模
    • 个域网PAN：例如蓝牙鼠标
    • 局域网LAN：无线和有线
    • 城域网MAN：有线电视
    • 广域网WAN
      • 主机：不同地点的计算机
      • 通信子网：由传输线路和交换元素组成
    • 互联网internet
      • 定义：一组相互连接的网络
      • 区分互联网internet和因特网Internet
      • 判定
        • 不同组织出资构建网络不同部分
        • 网络的不同部分采用了不同底层技术
      • 网关：将不同网络连接起来并在硬件和软件方面提供必要转换的机器
• 网络软件
  • 协议层次结构
    • 网络组织成层次栈
      • 可以降低网络设计的复杂性
      • 每一层的目的是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽
      • 每一层都是一种虚拟机，向上一层提供特定的服务
    • 是一种面向对象的编程
      • 一个特定的软件（或硬件）向其用户提供某种服务，但是将内部状态和算法的细节隐藏起来
    • 协议
      • 定义：通信双方就如何进行通信的一种约定
    • 对等体
      • 定义：不同机器上构成相应层次的实体
    • 接口
      • 定义：下层向上层提供哪些原语操作和服务
    • 网络体系结构
      • 定义：层和协议的集合
      • 注意：实现细节和接口规范不属于网络体系结构的内容
      • 样例：“哲学家-翻译-秘书”体系结构
    • 5层通信举例
      • 第5层：由应用进程产生了一条消息M，并将它传递给第4层
      • 第4层：在消息的前面加上一个头，并把结果传给第3层
        • 头包含控制信息
      • 第3层：把入境消息分割成较小的单元，即数据包或包，并在每个数据包前面加上第3层的头
      • 第2层：在每个信息上加上一个头和尾，将结果传输单元送给第1层
      • 第1层：物理传输
  • 层次设计问题
    • 可靠性
      • 检错&纠错
      • 路由：找到通过网络的工作路径
    • 网络演进
      • 寻址：每一层都需要一种机制来标识发送方和接收方
      • 网络互通性、可扩展性
    • 资源分配
      • 统计复用：按需分配
      • 流量控制
        • 问题：快速发送方可能用数据把慢速接收方淹没
        • 解决方法
          • 接收端通过某种反馈机制告诉发送端它的当前情况
          • 限制发送端的传输速率
    • 服务质量
    • 安全性
  • 面向连接与无连接服务
    • 面向连接
      • 可靠的报文流，如顺序页面（书的每一页的边界）
      • 可靠的字节流，如移动下载（电影）
      • 不可靠的连接，如IP语音
    • 无连接
      • 不可靠的数据报，如垃圾邮件
      • 有确认的数据报，如文本消息（有回执）
      • 请求-应答服务，如数据库查询
  • 服务原语：具体过程见课本p30
  • 服务与协议的关系
    • 服务定义了该层准备代表用户执行哪些操作，但是它并不涉及如何实现这些操作，n层是服务提供者，n+1层是服务使用者
    • 协议是一组规则，规定了同一层上对等实体之间所交换的数据包或者报文的格式和含义
    • 对等实体利用协议来实现它们的服务定义，并可以自由地改变协议，只要不改变呈现给它们地服务即可
    • 服务和协议完全分离
• 参考模型
  • OSI参考模型
    • 物理层：在一条信道上传输原始的比特流
    • 数据链路层：将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的线路
    • 网络层：控制子网的运行
      • 转发
      • 路由：静态、动态
      • 处理拥塞
      • 服务质量：带宽、时延、时延抖动、误码率
      • 异构网络互连
    • 传输层
    • 会话层
    • 表示层
    • 应用层
  • TCP/IP参考模型
    • 链路层
    • 互联网层：允许主机将数据包注入到任何网络，并且让这些数据包独立地到达接收方（接收方可能在不同的网络上）
    • 传输层
      • 传输控制协议TCP：把输入的字节流分割成离散的报文，在目标机器，接收TCP进程把收到的报文重新装配到输出流中；同时负责处理流量控制
      • 用户数据报协议UDP：不需要TCP的有序性和流量控制功能，及时交付比精确交付更重要，比如语音通话
      • 应用层
• 组成：主机，通信线路，路由器/交换机
• 定义：一组通过单一技术相互连接的自主计算机集合
• 分布式系统（特殊类型的计算机网络）