计算机网络学习之基础概念

谢希仁老师的计算机网络学习(第六版)

因特网就是世界上最大的国际性计算机网络,计算机网络一般是指一些互相连接的、自治(独立)的计算机的集合。
计算机网络向用户提供的最重要的两个功能是:
(1)连通性:指计算机网络上的上网用户之间都可以交换信息,好像这些用户的计算机都可以彼此连通一样。
(2)共享:是指的资源共享,资源共享的含义是多方面的,可以是信息共享、软件共享、硬件共享等。例如,计算机网络上有许多主机存储了大量有价值的电子文档,可以上网的用户自由读取或下载,由于网络的存在,这些资源就好像在用户身边一样。
网络是由若干结点和连接这些结点的链路所组成的,结点可以使计算机、集线器、交换机、路由器等。网络和网络之间可以通过路由器连接起来,构成一个覆盖更大的网络,就是互联网,因此互联网是“网络的网络”,所以网络把许多计算机链接起来,而因特网把网络连接起来。
ISP:因特网服务提供者,移动,联通,电信。用户一般通过ISP连入因特网。ISP也分为主干isp、地区isp、本地isp。
IXP:因特网交换点,用于更快的转发分组,一图胜千言,哈哈哈,如下图所示:

它的作用就是允许两个网络直接相连并交换分组,不需要再通过第三个网络来转发分组。
因特网按照其工作方式可以分为一下两大块:
(1)边缘部分:由所有连接在因特网上的主机(host,又称端系统end system)组成,这部分是用户直接使用,用来进行通信和资源共享。
(2)核心部分:有大量网络和连接这些网络的路由器组成,这部分是为边缘部分提供连通性和交换的。
首先明确一个概念,主机A和主机B进行通信,实际是指主机A上的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信,这才可以简称为计算机之间的通信。
端系统之间的通信方式通常划分为两大类:
(1)客户-服务器方式(C/S方式)(分为客户和服务器,两者是指计算机进程,或者说计算机软件)
(2)对等方式(P2P方式)(本质上仍是上一种模式,但是对等连接中每一个主机即是客户又是服务器)
网络核心部分的功能是提供连通性,使边缘部分每一台主机都能像其它主机通信。其中起到特殊作用的是路由器,它是一种专用计算机(不是主机),实现分组交换。
短分组是暂存在路由器的存储器(内存)中而不是存在磁盘中的,保证了较高的交换速率。
分组交换的优点:(1)高效,动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。(2)灵活,为每一个分组独立的选择转发路由(3)迅速,以分组作为传送单位,可以不先建立连接就能像其它主机发送分组(4)可靠,保证可靠性的网络协议,分布式多路由的分组交换网,网络有良好的生存性。
缺点:(1)存在时延,因为是存储转发(2)携带控制信息照成额外开销。
三种交换的区别:
(1)电路交换,整个报文连续的从源点到达终点,好像在一个管道中出传送
(2)报文交换,整个报文先到相邻节点,全部存储下来再转发,转发到下一个节点
(3)分组交换,当个分组(报文的一部分)到相邻节点,存储下来再转发,转发到下一个节点

按网络的作用范围分类:
(1)WAN广域网
(2)MAN城域网
(3)LAN局域网
(4)PAN个人区域网
计算机网络的性能指标
(1)速率
b/s,bit每秒
(2)带宽
带宽本来是指某个信号具有的频带宽度,但是在计算机网络中,带宽是指网络的通信线路的传输数据的能力,因此表示的是代为时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
(3)吞吐量
单位时间内通过某个网络的数据量。
(4)时延
4.1发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也叫传输时延。
4.2传播时延是电磁波在信道中传播一定距离需要话费的时间。
4.3处理时延,主机或路由器收到分组进行处理花费的时间。
4.4排队时延,分组在经过路由器时,在路由器内部等待处理话费时间。
(5)时延带宽积
时延*带宽,
(6)往返时间RTT
(7)利用率
ISO在1977年提出了OSI/RM(开放系统互连基本参考模型),但是TCP/IP才是事实上的国际标准。
分层带来了很多好处:
(1)各层之间独立的,降低复杂度
(2)灵活性好
(3)结构上可分割开
(4)易于实现和维护
(5)能促进标准化工作
介绍一下五个层:
(1)应用层
它是体系结构的最高层,任务是通过应用进程间得交互来完成特定的网络应用,应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则,这里的进程就是指正在运行的程序,不同的网络应用需要不同的应用层协议,比如万维网的HTTP协议,电子邮件的SMTP协议,文件传输的FTP协议。应用层的交互数据单元称为报文。
(2)运输层
负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。运输层主要使用的是以下两种协议:
2.1TCP传输控制协议(transmission control protocol)提供面向连接的、可靠的数据传输服务,其传输的单位是报文段(SEGMENT)。
2.2UDP用户数据报协议(user datagram protocol)提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),其数据传输的单位是用户数据报。
(3)网络层
负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务,发送数据时,把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送,因为TCP/IP体系,由于网络层使用ip协议,因此分组也叫做IP数据报,或简称为数据报。
(4)数据链路层
两个相邻结点传送数据时,链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在相邻结点之间传送帧,每一帧包括数据和必要的控制信息(同步信息、地址信息、差错控制等)。
(5)物理层
物理层上所传数据的单位是比特(bit),发送0、1。
简化的传输流程如下所示:

路由器的三层是:物理层、链路层、网络层。
运输层最重要的协议是传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP,网络层最重要的协议是网际协议IP。