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标题: 重邮计算机网络803-（1）概述 [打印本页]

作者: 道家人 时间: 2024-6-14 23:11
标题: 重邮计算机网络803-（1）概述
目次
一.计算机网络向用户提供的最重要的功能
二.互联网概述
1.网络的网络
2.计算机网络的概念
3. 互联网发展的三个阶段
4.制订互联网的正式标准要经过以下的四个阶段
5.互联网的构成（功能）
6.互联网功能
7.互联网的构成（物理）
8. 互联网的边缘部分
9.两种通信方式
（1）客户服务器方式
（2）对等连接方式
对等连接方式的特点：
（3）互联网的核心部分
三.电路交换
1.两部电话机只需要用一对电线就可以或许互相连接起来。
2.使用交换机
3.电路交换的特点
4.电路交换举例
四.分组交换（存储——查表——转发）
1.存储——查表——转发
（1）在报文交换底子上添加首部构因素组
（2）分组交换的传输单元
分组首部的重要性
（3）末了还原成原来的报文
存储——查表——转发具体表明
2.主机和路由器的作用差异
3.分组交换的优点
4.分组交换带来的问题
5.对比电路，报文，分组交换
6.计算机网络的分类
五.计算机网络的性能指标
1. 速率
2. 带宽
3.常用带宽单位
4.吞吐量
5. 时延(delay 或 latency)
（1）传输时延（发送时延）
（2）传播时延（相称于传送带速度）
（3）处理时延与列队时延
（4）容易产生的错误概念——高速网络链路
（5）时延带宽积
（6）使用率
（7）（了解）时延与网络使用率的关系
（8）（了解）计算机网络体系结构的形成
（9）（了解）关于开放系统互连参考模型OSI/RM（国际标准，但不用）
（10）两种国际标准
（11）划分条理的必要性
六.网络协议介绍
1.网络协议的构成要素
2.计划一个通信服务模块
3.分层的好处
七.计算机网络的体系结构
1.体系结构
2.具有五层协议的体系结构
3.传输过程
4.实体、协议、服务和服务访问点

一.计算机网络向用户提供的最重要的功能

连通性 ——计算机网络使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相互直接连通一样。共享 ——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享

二.互联网概述

1.网络的网络

劈头于美国的互联网现已发展成为天下上最大的国际性计算机互联网。网络 (network)由多少结点 (node)和连接这些结点的链路 (link)构成。这些节点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等。互联网是“ 网络的网络 ”(network of networks)。连接在互联网上的计算机都称为主机 (host)，路由器是一种特别的计算机，但不能成称为主机。

2.计算机网络的概念

一些互相连接的自治的计算机的聚集。按照网络协议，以共享资源为主要目标，将地理上分散且独立的计算机互相连接起来形成的聚集体。另一种定义:技术的联合，实现信息传输和资源共享的一种系统。 3. 互联网发展的三个阶段

第一阶段 是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。人们把 1983 年作为互联网的诞生时间。 第二阶段 的特点是建成了 三级结构的互联网 。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 的特点是渐渐形成了 多条理 ISP 结构的互联网 。出现了 互联网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 IXP互联网交换点（Internet eXchange Point)

4.制订互联网的正式标准要经过以下的四个阶段

互联网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。草案标准(Draft Standard) 互联网标准(Internet Standard)
5.互联网的构成（功能）

从互联网的功能上看，可以划分为以下的两大块： (1) 边缘部分（资源子网） 由全部连接在互联网上的主机构成。 这部分是用户直接使用的，用来举行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。 (2) 核心部分（通信子网） 由大量网络和连接这些网络的路由器构成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）

6.互联网功能

7.互联网的构成（物理）

从互联网的物理上看，可以划分为以下的两大块：    (1)硬件：包括终端主机、互联装备、通信线路构成 (2)软件：用户使用的各种软件及通信所依照的网络协议构成。  8. 互联网的边缘部分

（1）  处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的全部的主机。这些主机又称为 端系统  (end system)。    （2）“主机 A 和主机 B 举行通信” ，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个步伐和运行在主机 B 上的另一个步伐举行通信” 。    （3）  即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程举行通信” 。或简称为“计算机之间通信”  9.两种通信方式

在网络边缘的端系统中运行的步伐之间的通信方式通常可划分为两大类：    （1）  客户服务器方式  （C/S 方式）即Client/Server方式    （2）  对等方式  （P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式  （1）客户服务器方式

①  客户  (client)和  服务器  (server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。    ②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。 ③  客户是服务的哀求方，服务器是服务的提供方。

服务器软件的特点    （1）一种专门用来提供某种服务的步伐，可同时处理多个远地或本地客户的哀求。    （2）系统启动后即自动调用并  不停不停地运行着，被动地等待  并继承来自各地的客户的通信哀求。因此，服务器步伐不需要知道客户步伐的地点。    （3）一样平常需要强大的硬件和高级的操作系统支持。  （2）对等连接方式

（1）  对等连接  (peer-to-peer，简写为 P2P  )是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务哀求方照旧服务提供方。    （2）只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以举行  平  等的、对等连接通信  。    （3）双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。  对等连接方式的特点：

①对等连接方式从本质上看仍旧是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。    ②比方主机 C 哀求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。  比方：面对面快传

（3）互联网的核心部分

①网络核心部分是互联网中最复杂的部分。 ②网络中的核心部分要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可以或许向其他主机通信（即传送或吸收各种情势的数据）。 ③在网络核心部分起特别作用的是 路由器 (router)。 ④路由器是实现 分组交换 (packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
三.电路交换

1.两部电话机只需要用一对电线就可以或许互相连接起来。

2.使用交换机

n 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。

  3.电路交换的特点

①电路交换必定是面向连接的。    ②电路交换的三个阶段： ③建立连接    ④通信    ⑤释放连接  4.电路交换举例

A 和 B 通话经过四个交换机    通话在 A 到 B 的连接上举行

电路交换传送计算机数据效率低，封路计算机数据具有突发性。    这导致通信线路的使用率很低。
四.分组交换（存储——查表——转发）

1.存储——查表——转发

（1）在报文交换底子上添加首部构因素组

每一个数据段前面添加上  首部  构因素组。 （2）分组交换的传输单元

   分组交换网以“ 分组 ”作为数据传输单元。       依次把各分组发送到吸收端（假定吸收端在左边）

  分组首部的重要性

①  每一个  分组的首部都含有  地点  等控制信息。    ②分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的  地点信息  ，把分组  转发  到下一个结点交换机。    ③用如许的  存储转发  方式，末了分组就能到达  最终目标地  。  （3）末了还原成原来的报文

吸收端收到分组后剥去首部还原成报文：  收到分组后剥去首部，  末了，在吸收端把收到的数据  规复成为原来的报文  。

这里我们假定分组在传输过程中没有出现不对，在转发时也没有被抛弃。

存储——查表——转发具体表明

存储——查表——转发（依次在路由器A,B,E暂存，查找转发表，找到转发的端口）：
在路由器中的输入和输出端口之间  没有直接连线  。    路由器处理分组的过程是：具体表明（1）把收到的分组先放入  缓存（暂时存储）  ；    （2）查找  转发表  ，找出到某个目标地点应从哪个端口转发；    （3）把分组送到适当的  端口  转发出去。 2.主机和路由器的作用差异

（1）主机是  为用户举行信息处理  的，并向网络发送分组，从网络吸收分组。    （2）路由器对分组举行  存储转发  ，末了把分组交付目标主机。
3.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  机动   以分组为传送单位和查找路由。    ③  敏捷   不必先建立连接就能向其他主机发送分组。只需知道地点 ④  可靠   保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。    4.分组交换带来的问题

   ①分组在各结点存储转发时需要列队，这就会造成一定的时延。       ②分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。       5.对比电路，报文，分组交换

   存储转发原理并非完全新的概念，在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的 报文交换 (message switching)。          报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。

   6.计算机网络的分类

拓扑结构    管理方式    网络使用者    传输介质    分布范围    交换技术（托管使劲反击  ）    （1）几种差异种别的网络 拓扑结构分类    星型    总线型    环型    网状型    （2）管理方式 C/S结构    对等网结构
（3）从网络的使用者举行分类 公用网 (public network)    专用网 (private network)       （4）传输介质    有线网       无线网       肴杂网（既有有线也有无穷）
（5）  差异作用范围的网络 广域网 WAN   (Wide Area Network)    城域网 MAN   (Metropolitan Area Network)    局域网 LAN   (Local Area Network)    个人区域网 PAN   (Personal Area Network)       （6）交换技术    电路交换       报文交换       分组交换          （7）用来把用户接入到互联网的网络       接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。ISP起这个作用       由 ISP 提供的接入网只是起到让用户可以或许与互联网连接的“桥梁”作用。             五.计算机网络的性能指标

1. 速率

      ①    比特    （bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。          ②Bit 来源于 binary digit，意思是一个“    二进制数字    ” ，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。             ③    速率    即    数据率    (data rate)或    比特率    (bit rate)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（bit每秒），或kb/s, Mb/s, Gb/s 等             ④速率每每是指    额定速率    或    标称速率    。                            2. 带宽

         “    带宽    ”(bandwidth)本来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“带宽”是数字信道所能传送的“    最高数据率    ”的同义语，单位是“比特每秒” ，或 b/s (bit/s)。                类比：带宽=横截面积

            3.常用带宽单位

         更常用的带宽单位是                ①传输速率：             千比每秒，即 kb/s （10^3    b/s）                兆比每秒，即 Mb/s（10^6 b/s）                吉比每秒，即 Gb/s（10^9 b/s）                太比每秒，即 Tb/s（10^12 b/s）                ②内存巨细：             请注意：在计算机界，K = 2^10 = 1024，M = 2^20 , G = 2^30 , T = 2^40 。                   4.吞吐量

         ①    吞吐量    (throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。                      ②吞吐量更经常地用于对实际天下中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量可以或许通过网络。                      ③吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。                5. 时延(delay 或 latency)

   （1）传输时延（发送时延）

         （相称于横截面积或塞人速度）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。                也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的末了一个比特发送完毕所需的时间。             例子中把数据全部塞入管道的时间             一样平常没讲实际发送速率我们就用带宽

（2）传播时延（相称于传送带速度）

电磁波在信道中需要传播一定的距离而泯灭的时间。信号 传输速率 （即发送速率）和信号在信道上的 传播速率 是完全差异的概念。例子中看最左的末了一个人走到最右端的花的时间，即：信道长度÷信道速度

例：一个水平传送带，横截面积10人/s（或每秒塞10人），长100m，传送带速度10m/s，请问100人多长时间全走出隧道 =一个水平传送带，横截面积10b/s，长100m，传送带速度10m/s，请问100bit多长时间全走出隧道

个人思绪：100人÷10人/s=10s，10×10=100m，100人相称于100m，则200m÷10人/s=20s 正规思绪：100人÷10人/s=10s全部塞入管道，看最左的末了一个人走到最右端多长时间，100m÷10m/s=10s，则10+10=20s

（3）处理时延与列队时延

① 处理时延 交换结点为存储转发而举行一些必要的处理所泯灭的时间。 ② 列队时延 结点缓存队列中分组列队所经历的时延。 ③列队时延的是非每每取决于网络中 当时的通信量 。 ④数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和列队时延之和： 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+列队时延 四种时延所产生的地方——从结点 A 向结点 B 发送数据

                  （4）容易产生的错误概念——高速网络链路

         ①对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的    发送速率    而不是比特在链路上的    传播速率    。即带宽越大，就是高速网络链路。                ②提高链路带宽减小了数据的发送时延。                   （5）时延带宽积

         信道中能存多少bit数据。相称于能有同时多少人在信道里。             用传播时延表示信道长度             时延带宽积 = 传播时延    ×      带宽             比方：100人，塞人速度10人/s，信道长50m，信道速度10m/s，问能有同时多少人在信道里（时延带宽积）             先看第一个人通过整个信道多少秒，50m÷10    m/s=5s，即5s这个信道被塞满人，5s × 10人/s =50人，信道能同时存50人。

（6）使用率

① 信道使用率 指出某信道有百分之几的时间是被使用的（有数据通过）。完全空闲的信道的使用率是零。 ② 网络使用率 则是全网络的信道使用率的加权均匀值。例：A到B有两个信道，共10秒时间在信道时间分别为7,3s，权值如下，则网络使用率（加权均匀值）=

③信道使用率并非越高越好。（7）（了解）时延与网络使用率的关系

① 根据列队论的理论，当某信道的使用率增大时，该信道引起的时延也就敏捷增长。 ② 若令 D 0 表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，U 是网络的使用率，则在适当的假定条件下，可以用下面的图形成立：

               （8）（了解）计算机网络体系结构的形成

            相互通信的两个计算机系统必须       高度协调工作       才行，而这种“协调”是相称复杂的。                      “       分层       ”可将巨大而复杂的问题，转化为多少较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。                            （9）（了解）关于开放系统互连参考模型OSI/RM（国际标准，但不用）

               只要依照 OSI 标准，一个系统就可以和位于天下上任何地方的、也依照这同一标准的其他任何系统举行通信。                         在市场化方面 OSI 却失败了。                         OSI 的专家们在完成 OSI 标定时没有贸易驱动力；                         OSI 的协议实现起来太过复杂，且运行效率很低；                         OSI 标准的订定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的装备无法实时进入市场；                         OSI 的条理划分并也不太合理，有些功能在多个条理中重复出现                               （10）两种国际标准

               法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。                            是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。                                   TCP/IP 常被称为毕竟上的(de facto) 国际标准。                                  （11）划分条理的必要性

                  计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。                            这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时          序的意思）。                            网络协议(network protocol)，简称为协议，是为举行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

      六.网络协议介绍

         1.网络协议的构成要素

         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相应。                同步变乱实现次序的具体说明。                               （    了解    ）划分条理的概念举例                主机 1 向主机 2 通过网络发送文件。                   可以将要做的工作举行如下的划分。                   第一类工作与传送文件直接有关。                   确信对方已做好吸收和存储文件的预备。                   双方协调好一致的文件格式。                   两个主机将    文件传送模块    作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。                2.计划一个通信服务模块

            3.分层的好处

         ①各层之间是独立的。                   ②机动性好。                   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。                               层数多少要适当，若层数太少，就会使每一层的协议太复杂；层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。                七.计算机网络的体系结构

   1.体系结构

                  计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的聚集。                   体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的       精确定义       。                      实现       (implementation)是依照这种体系结构的条件下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。                      体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。                                     2.具有五层协议的体系结构

         n       TCP/IP 是四层的体系结构：    应用层、传输层、网际层和网络接口层。                n       但最下面的网络接口层并没有具体内容。                   n       因此每每接纳折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。                               四层或五层TCP/IP的体系结构：

                  3.传输过程

   主机 1 向主机 2 发送数据的封装与解封装过程
            PDU：协议数据单元，是对等条理之间传递的数据单位

4.实体、协议、服务和服务访问点

实体 (entity) 表示任何可发送或吸收信息的硬件或软件进程。协议是控制 两个对等实体 举行通信的规则的聚集。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层可以或许 向上一层提供服务 。 要实现本层协议，还需要使用下层 所提供的服务。只有实现本层协议才气为上一层提供服务。注：（1）本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。下面的协议对上面的服务用户是透明的。协议是“ 水平的 ” ，即协议是控制对等实体之间通信的规则。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举行交互的地方，称为 服务访问点 SAP (Service Access Point)。 （2）协议很复杂 协议必须把全部 不利的条件 事先都估计到，而 不能假定 一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常环境下是否正确，而且还必须非常细致地查抄这个协议 可否应付各种非常环境 。
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