计算机网络第一章计算机网络体系结构（上）

计算机网络部分详细思维导图，计算机网络就是一些自治的，互联的计算机系统的集合，本图适合计算机相关专业期末复习，考研学习等。

计算机网络体系结构（上）

• 概述
  • 1. 概念
    • 计算机网络就是一些自治的，互联的计算机系统的集合
  • 2. 组成
    • i. 组成部分
      • 软件
        • 应用层
      • 硬件
        • 1. 主机（端系统）
        • 2. 通信链路（双绞线，光纤）
        • 3. 交换设备（路由器和交换机）
        • 4. 通信处理机（网卡）
      • 协议
        • 协议是计算机网络的核心，定义了数据传输的规范
    • ii. 工作方式
      • 边缘部分
        • 所有连接到因特网上的主机，用于数据通信和资源共享
      • 核心部分
        • 1. 网络
          • 连通性服务
        • 2. 路由器
          • 交换服务
    • iii. 功能组成
      • 通信子网（数据通信）
        • 1. 物理层
        • 2. 链路层
        • 3. 网络层
      • 资源子网（资源共享）
        • 1. 会话层
        • 2. 表示层
        • 3. 应用层
  • 3. 功能
    • i. 数据通信
      • 数据通信是计网最基本最重要的功能
    • ii. 资源共享
      • 软件，硬件和数据资源
    • iii. 分布式处理
      • 某台计算机任务过重时，可将处理复杂的任务分配给其它计算机来完成
      • 提高可靠性
        • 各台计算机间可以互为替代机
      • 负载均衡
        • 将工作任务均衡地分配给网络中的其他计算机
  • 4. 分类
    • i. 分布范围
      • 1. 广域网（WAN）
        • 负责长距离通信；因特网的核心部分
        • 交换技术
        • 涉及OSI下三层
        • 举例
          • ATM网
          • X.25交换网（面向连接）
          • 帧中继网
        • 强调资源共享
      • 2. 局域网（LAN）
        • 负责短距离通信
        • 广播技术
        • 涉及OSI下两层；核心是数据链路层
        • 强调数据传输
      • 3. 城域网（MAN）
        • 大多采用以太网技术
      • 4. 个人网（PAN）
        • 也称无线个人区域网，覆盖直径约10m
    • ii. 传输技术
      • 1. 广播式网络
        • 所有计算机共用一个通信信道
        • 举例
          • 局域网基本采用广播式网络
          • 部分广域网
            • 无线网
            • 卫星通信
      • 2. 点对点网络
        • 采用分组存储转发和路由选择（重要区别）
        • 广域网基本属于点对点网络
    • iii. 拓扑结构
      • 指网中节点与通信链路间的几何关系；主指通信子网的拓扑结构
      • 种类
        • 1. 总线型
          • 所有主机连接在一根总线上
        • 2. 星型
          • 多个主机连接到中间一个主机上
        • 3. 环形网络
          • 所有主机连成一个环
        • 4. 网状型网络
          • 无向图结构
    • iv. 交换技术
      • 1. 电路交换
        • 在源端和目的端建立一条专用数据传输通路
        • 建立过程
          • i. 建立连接
          • ii. 传输数据
          • iii. 断开连接
        • 优点
          • 1. 数据直达
          • 2. 时延小
        • 缺点
          • 1. 线路利用率低
          • 2. 不能充分利用线路容量
      • 2. 报文交换
        • 也称存储-转发。报文独立选择到达目的地的路径
        • 主要特点
          • 只有整个报文达到后才查找转发表，转发至下一节点
        • 优点
          • 1. 较充分利用线路容量，可实现不同链路间数据转换
          • 2. 可实现格式转换，可实现一对多，多对一访问
          • 3. 差错控制
        • 缺点
          • 1. 增大了资源开销（相对于电路交换而言，增加了源，目的地址，校验码等辅助信息）
          • 2. 增加了缓冲时延（需要控制报文的顺序）
          • 3. 缓冲区难以管理（接收方无法预知发送方的报文大小）
      • 3. 分组交换
        • 也称包交换网络。包以存储-转发方式传输，对报文交换的改进
        • 原理
          • 将数据划分成较短固定长度的数据块，每块添加辅助信息后封装成分组（包），中间节点以分组为单位进行转发
        • 优点（除了有报文交换的优点）
          • 1. 缓冲易于管理
          • 2. 包平均时延更小
          • 3. 网络占有的平均缓冲区更少
          • 4. 易于标准化
    • v. 传输介质
      • 1. 无线网络
        • 蓝牙，微波，无线电
      • 2. 有线网络
        • 双绞线网络，同轴电缆网络
• 概述
  • 计算机网络的标准化工作及相关组织
    • RFC成为因特网正式标准流程
      • I. 因特网草案
      • II. 建议标准
        • 这个阶段开始是RFC文档
      • III. 草案标准
      • IV. 因特网标准
    • 主要国际标准组织
      • 国际标准化组织（ISO）
        • OSI参考模型；HDLC
      • 国际电气电子工程师协会
        • 802系列
      • 国际电信联盟（ITU）
        • 制定大量有关远程通信标准
  • 性能指标
    • I. 带宽
      • 宽指通信线路所能传送数据的能力。同数字信道“最高数据率”。
      • 单位：
        • 比特/秒
    • II. 时延
      • 数据从一段发送到另一端所需的总时间
      • 构成
        • 1. 发送时延
          • i. 将分组的所有比特推送到链路上的时间。
          • ii. 计算
            • 分组长度/带宽
        • 2. 传播时延
          • i. 比特从源端经链路到达目的端所需时间。
          • ii. 计算
            • 信道长度/电磁波的传播速率
        • 3. 处理时延
          • i. 在中间节点处为存储转发所进行的一些必要处理所需要的时间
          • ii. 举例
            • 分析首部；从分组中提取数据部分进行差错检测
        • 4. 排队时延
          • 分组到达路由器在输入队列排队等待被处理的时间和输出队列等待被发送的时间
    • III. 时延带宽积
      • i. 第一个比特到达目的端时，已经发送的比特数
      • ii. 计算
        • 传播时延×信道带宽
      • iii. 单位
        • 比特
    • IV. 往返时延（RTT）
      • I. 指发送数据开始到收到接收方的确认总共经历的时延
      • II. 组成
        • 1. 处理时延
        • 2. 排队时延
        • 3. 中间节点发送时延
    • V. 吞吐量
      • 单位时间内通过某个网络（信道，接口）的数据量
      • 受到网络带宽和网络额定速率的影响
    • VI. 速率
      • 单位时间内发送的比特数
        • 带宽即最大速率
    • VII. 信道利用率
      • 有数据通过的时间/（有+无）数据通过的时间
        • 实际数据率/信道带宽
      • 网络利用率
        • 所有信道利用率的加权平均值
• 总时延
  • 以上四种时延之和
    • 但是一般不考虑处理时延和排队时延