【计算机网络】概述

【计算机网络】概述


什么是计算机网络

计算机网络主要是由一些通用的,可编程的硬件互相连接。这些硬件能够用来传输多种不同类型数据。计算机网络所连接的硬件不只包含计算机,智能手机也同样适用。

一些网络的概念

互联网(internet)

字母i一定要小写!它的意思是“网络的网络”,凡是由能彼此通信的设备组成的网络就叫互联网,即使仅有两台机器(计算机、手机等),不论用何种技术使其彼此通信,都叫互联网。

因特网(Internet)

因特网是基于TCP/IP协议实现的,TCP/IP协议由很多协议组成,不同类型的协议又被放在不同的层。其中,位于应用层的协议就有很多,比如FTP、SMTP、HTTP。所以,因特网提供的服务一般包括有:www(万维网)服务、电子邮件服务(outlook)、远程登录(QQ)服务、文件传输(FTP)服务、网络电话等等。

万维网(World Wide Web)

只要应用层使用的是HTTP协议,就称为万维网(World Wide Web)。

总结

互联网包含因特网,因特网包含万维网,要求越来越严苛。

计算机网络的分类

一,按作用范围分类

  1. 广域网WAN:作用范围通常为几十到几千公里,并且一般采用的都是高速链路
  2. 城域网MAN:通常覆盖一个城市,用来将多个局域网互联
  3. 局域网LAN:地域上看局域网通常是用在一座建筑物或某一部门使用

二,按使用者进行分类

  1. 公用网:电信公司等的大型网络服务。
  2. 专用网:专门为某个部门服务的网络,例如军队,铁路,银行等。

性能指标

速率、带宽、吞吐量

速率(额定功率)

比特(bit)是计算机中数据量的单位,意思是一个“二进制数字”,就是0或1。速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,其单位是bit/s(比特每秒,或b/s,bps[bit per second]),当数据率较高时,就可以用kbit/s、Mbit/s、Gbit/s或Tbit/s。

带宽(最大功率)

表示网络的通信线路传送数据的能力,即单位时间内,从网络一点到另一点所能通过的最高数据率,带宽越宽,其所能传输的“最高数据率”也越高,速率和带宽的关系类似于额定功率最大功率。单位:b/s 、bps、Kbps、Mbps

吞吐量(实际功率)

单位时间内,网络中传递的实际的数据量,是一种速率单位。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 对100Mb/s的以太网,其典型的吞吐量可能只有70Mb/s。

三者的联系

速率是额定或标称的,但是实际传输时,其实不稳定的,吞吐量就是取实际传输时的平均值。而带宽是理论上最大的速度。

假设你从学校骑电动车回家,这条公路限速80km/h,这就可以理解成“带宽”,也就是“最高传输速率”。所骑电动车厂家宣称最高时速30km/h,这可以理解成“速率”,也就是“额定速率或标称速率”。但是你不可能全程以30km/h速度行驶,可能会碰到红灯或者堵车,这时你的速度就会放慢了,这条路的长度除以你行驶时间所得平均行驶速度,就可以理解成“吞吐量”。

其他指标

时延

  1. 处理时延:主机或路由器在接收分组时需要花费一定的时间进行处理
  2. 排队时延:分组在经过网络传输时,要经过许多的路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理
  3. 发送时延:发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,即从数据帧的第一个比特算起,到最后一个比特发送完毕的所需时间。
  4. 传播时延:传播时延是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间

时延带宽积

时延带宽积=传播时延×带宽。链路像一条空心圆柱形管道,时延带宽积就表示这个管道的体积,表示这样的链路可以容纳多少个比特。

往返时间RTT

表示从发送方发送数据开始,到发送方接收到来自接收方的确认,总共经历的时间。

利用率

  1. 信道利用率:某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过),并非越高越好。
  2. 网络利用率:全网络的信道利用率的加权平均值。

层次的划分

OSI包含了七层协议,虽然理论完整,但是既复杂,又不实用。

TCP/IP的四层协议,体系简单,得到了广泛应用

为了学习我们折中,采用”五层协议“,如图

物理层

考虑的是怎样在传输介质上传输数据比特流。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使数据链路层感觉不到这些差异。

说白了就是尽量传输想表达的原生信息。

数据链路层

网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为相邻结点之间提供服务。数据链路层把网络层传来的分组封装成帧。

说白了就是对数据进行校验,留下正确的信息,丢掉错误的信息。通过MAC地址,完成了数据在同一网络中的传输。

网络层

通过ip,路由器等,完成了不同网络之间主机的通信。

运输层

提供的是不同主机的进程间的通用数据传输服务。

运输层包括两种协议:

  1. 传输控制协议 TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据单位为报文段;TCP 主要提供完整性服务。
  2. 用户数据报协议 UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务,数据单位为用户数据报。UDP 主要提供及时性服务。

应用层

为特定应用程序提供数据传输服务,例如 HTTP、DNS 等。数据单位为报文。

数据在各层之间的传递

本质就是数据从AP1开始,不断被包装,最后通过信号传递到主机2,再不断拆包装,最终还原为原始的数据。

各层协议结构


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