计算机网络第一章笔记呕心沥血之作 值得收藏

计算机网络第一章笔记呕心沥血之作 值得收藏 1、计算机网络的概念

1. 计算机网络:是一个将分散的、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，有功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统
2. 计算机网络是互连的、自治的计算机集合
   • 互连-互联互通 通信链路
   • 自治-无助从关系

2、计算机网络的功能

1. 数据通信（连通性）： 数据在不同信道传输 （发邮件、发文件）
2. 资源共享 ： 比如软件、数据（百度文库）、硬件（打印机、传真机）
3. 分布式处理：多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分 Hadoop平台
4. 提高可靠性 ：传输信息的时候 如果线路断了 就可以走另一条路（大白话）
5. 负载均衡：各计算机直接的关系

3、计算机网络的组成（不同角度的分类）

1. 组成部分 :

   • 硬件：双绞线、光纤、路由器等
   • 软件： qq、微信 等
   • 协议：网络协议

2. 工作方式:

   • 边缘部分：主机存在的部分，用户可以直接使用
     • 用户通信方式:C/S方式和P2P方式
   • 核心部分：为边缘部分服务

3. 功能组成：数据通信和资源共享

   • 通信子网：实现数据通信

   • 资源子网 : 实现资源共享、数据处理
     

4、计算机网络的分类

1. 按分布范围分：广域网WAN（交换技术）、城域网MAN、局域网WAN(广播技术)、个人区域网PAN

2. 按使用者分：

   • 公共网：中国电信，移动
   • 专用网：军队等

3. 按照交换技术分：电路交换、报文交换、分钟交换

4. 按照拓部结构分：总线型、星型（如果有6结点5条链路）、环型、网状型（通常通常用广域网）

5. 传输技术分

   • 广播式网络：共享公共通信信道
   • 点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制
     

5、标准化工作（标准化工作对计算机网络至关重要）

1. 标准分类：

   • 法定标准（OSL）：有全为机构指定的正式的、合法的标准
   • 事实标准（TCP/IP）：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品的协议和技术就成了标准

2. RFC(Request For Comments)-------因特网标准的是形式

   RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段

   1. 因特网草案（Internet Draft）：发送邮箱rfc-editor@rfc-editor.org，在这个阶段还不是RFC文档，

   2. 建议标准（Proposed Standard） 从这个阶段开始称为RFC文档

   3. 草案标准（Draft Standard）：2011年以后草案标准就已经取消啦，但是还是需要IETF、IAB把关

   4. 因特网标准(Internet Standard):顺利成为因特网标准

3. 标准化工作的组织

   • 国际标准化组织ISO：OSI参考模型 、HDLC协议
   • 国际电信联盟ITU：制定通信规则
   • 国际电气电子工程协会IEEE ：学术机构、IEEE802系列标准、5G
   • Internet工程人物组IETF：负责殷野王相关标准的制定 RFC XXXX
     

6、计算机网络的性能指标之速率、带宽、吞吐量

1. 速率：即数据率或称数据传输率或者比特率：

   比特：1或者0 位

   连接是在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率

   单位：b/s ,kb/s , Mb/s ,Gb/s,Tb/s

   • 千 ：1 kb/s = 103 b/s
   • 兆 ：1 Mb/s =103 kb/s =106 b/s
   • 吉 ：1 Gb/s =103 Mb/s=106 kb/s = 109 b/s
   • 太 ：1 Tb/s =103 Gb/s =106 Mb/s=109 kb/s = 1012b/s

   存储容量 1Byte（字节）=8bit（比特）

   • 1KB=210B=1024B=1024*8b
   • 1MB=210B=1024KB
   • 1GB=210B=1024MB
   • 1TB=210B = 1024GB

2. 带宽：表示网络的通信线路传输数据的能力

   • 带宽：原本指的是某个信号具有的频带宽度，即最高频率和最低频率只差，单位是赫兹（Hz）。现在用来表示网络的通信线路传输数据的能力，通常指单位时间内从实验中某一点到另一点所能通过的“最高速率”。单位是“比特每秒”，b/s ,kb/s , Mb/s ,Gb/s,Tb/s

   • 网络设备所支持的最高速率

   • 链路带宽=1Mb/s

     在主机1us内可向链路发1bit数据

     链路带宽=2Mb/s

     在主机1us内可向链路发2bit数据

     （带宽变大了只会影响发送的速率 不会影响bit在数据链路传输的速率）

3. 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。单位b/s ,kb/s ,Mb/s等。

   • 吞吐量受网络的带宽或者网络额定速率的限制

7、计算机网络的性能指标之时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率

1. 时延：指数据（报文、分组、比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的世界。也叫延迟或者迟延。单位是s。

   • 时延有四类：

     • 发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需要是时间

       公式： 发送时延=数据长度/信道带宽（发送速率）

     • 传播时延：取决于电磁波传播速率和链路长度（基本都是2*108）

       公式：传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

       （电磁波相当于一个工人，背着比特跑）

     • 排队时延：等待输出/输入链路可用

     • 处理时延：检查找出口

   • 高速链路：提高了发送速率，提高了带宽，提高了发送速率，减少了时延，不会影响传播速率

2. 时延带宽积 ：称为以比特为单位的链路长度，意思是链路上有多少比特的数据

   • 时延带宽积=传播时延(s)*带宽（b/s） 单位是bit

3. 往返时延RTT：从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方确认（接收方收到数据后立即发送确认）

   • RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多
   • RTT包括：
     • 往返传播时延=传播时延*2
     • 末端处理时间

4. 利用率：分为信道利用率和网络利用率

   • 信道利用率 ：有数据通过时间/（有+无）数据通过的时间
   • 网络利用率：信道利用率加权平均值

8、分层结构：协议、接口、服务

1. 为什么要分层结构？

   • 发送文件前要准备的工作：
     1. 发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活
     2. 告诉网络如何识别目的主机
     3. 发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常
     4. 发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作了
     5. 确保差错和意外的解决

2. 怎么分层？

   • 分层的基本原则
     1. 各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
     2. 每层之间界面自然清晰，易于理解，项目交流尽可能少
     3. 结构上可分割开。每层都采用最合适技术来实现
     4. 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
     5. 整个分层结构应该能促进标准化工作

3. 正式认识分层结构

   • 实体：第n层中的活用元素称为n层实体，同一场实体叫做对等实体
   • 协议：为进行网络中的对等实体数据交换二建立的规则、标准或约定称为网络协议。（水平）
     • 语法：规定传输数据的格式
     • 语义：规定所要完成的功能
     • 同步：规定各种 *** 作的顺序
   • 接口：(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口
   • 服务：下层为相邻上层提供的功能调用。（垂直）
   • SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而应传送的数据
   • PCI协议控制信息：控制协议 *** 作的信息
   • PDU协议数据单元：对等层次之间传输的数据单位
     

4. 概念总结：

   • 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
   • 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
   • 每次遵循某个或者某些网络协议以完成本次功能
   • 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
   • 第n成在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含有下层服务提供的功能。
   • 仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
   • 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件

9、计算机网络分层结构：三种结构

1. 分层结构：7层OSI参考模型 （法定标准）、4层TCP/IP参考模型 （事实标准）、5层体系结构（为了学习方便产生的）

2. 为了解决计算机网络复杂的大问题----->分层结构（按功能）

   目的：支持异构网络系统的互联互通

   国籍标准化组织（ISO）于1984年提出开发系统互连（OSI）参考模型

   OSI参考模型：理论成功，市场失败

3. ISO/OSI参考模型：每层都可以完成特定的功能
   
   
   

   • 物理层：传输介质
   • 对等层次都有协议来规定实现一样的功能

4. 7层OSI：

   分层作用典型服务或者功能应用层用户与网络的界面，所有能和用户交互产生网络流量的程序。文件传输（FTP），电子邮箱（SMTP），万维网（HTTP）表示层用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）功能一：数据格式转换（像一个翻译官）
   功能二：数据加密和解密
   功能三：数据压缩和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地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN）功能一：建立、管理、终止会话
   功能二：使用校验点可使会话在通信失效时从校验点、同步点据需恢复通信，实现数据同步（适合传输大文件）。
   主要协议:ADSP和ASP传输层负责主机两个进程的通信，即端到端的通信，传输单位是报文段或用户数据报功能一：可靠传输、不可靠传输
   功能二：差错控制
   功能三：流量控制
   功能四：复用分用
   （复用：指多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务
   分用：运输层会把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程）
   主要协议：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。网络层传输单位是数据报功能一：路由选择(选择最佳路径)
   功能二：流量控制
   功能三：差错控制
   功能四：拥塞控制
   （若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，环节这种拥塞）
   主要协议：IP 、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF数据链路层主要人物是吧网络层传下来的数据报组装成帧。数据链路层/链路层的传输单位是帧功能一：成帧（定义帧开始和结束的）
   功能二：差错控制 帧错+位错
   功能三：流量控制
   功能四：访问（接入）控制，控制对信道的访问物理层主要人物是在物理媒介上实现比特流的透明传输。物理层传输单位是比特。
   （透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当在链路上传送）功能一：定义接口特性
   功能二：定义传输模式（单工、半双工、双工）
   功能三：定义传输速录
   功能四：比特同步
   功能五：比特编码
   主要协议：RJ45、802.3

10、TCP/IP模型&5层参考模型

1. OSI参考模型与TCP/IP参考模型
   

2. OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点

   • 都分层
   • 基于独立的协议栈的概念
   • 可以实现异构网络的互联

3. OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
   

   • OSI定义三点：服务、协议、接口

   • OSI先出现，参考模型先于协议发明、不偏向特定协议

   • TCP/IP设计之处就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次

   • OSI参考模型TCP/IP参考模型网络层无连接+面向连接无连接传输层面向连接无连接+面向连接

     面向连接：面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着当传输完毕，必须释放连接。

     无连接：面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输

4. 五层参考模型：

   1. 综合了OSI和TCP/IP的优点:

      作用协议应用层支持各种网络应用FTP、SMTP、HTTP传输层进程-进程的数据传输TCP、UDP网络层源主机到目的主机的数据分组路由与转发IO、ICMO、OSPF等数据链路层把网络层传下来的数据报组装成帧Ethernet、PPP物理层比特传输

   2. 5层参考模型的数据封装和解封装
      

11、第一章知识总结

标号代表重要程度

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