计算机网络原理课堂笔记
计算机网络课堂笔记
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第一章 概述
概念
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，由功能完善的 软件实现资源共享和信息传递的系统。
功能
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数据通信
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资源共享：硬件、软件、数据
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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
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提高可靠性：替代机
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负载均衡
组成
组成部分
硬件、软件、协议
工作方式
边缘部分：用户直接使用 通信方式：C/S、P2P
核心部分：为边缘部分服务
包括：路由器、网络
==功能组成==
通信子网： 实现数据通信
资源子网：实现数据处理(资源共享)
分类
按分布范围
广域网WAN(跨国)：使用交换技术
城域网MAN(跨城)
局域网WAN(范围几千米)：使用广播技术
个人区域网PAN(如工作范围内拉一个网连几个设备)
按使用者
公用网：如电信网
专用网：需要权限，如军用网
按交换技术
电路交换、报文交换、分组交换
按拓扑结构
按传播技术
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
标准化工作机器组织
目的：实现不同厂商软硬件之间的相互连通
分类
法定标准
由权威机构制定，如OSI
事实标准
某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准，如TCP/IP
RFC——因特网标准的形式
相关组织
==国际标准化组织ISO==
主要贡献：建立了OSI参考模型、HDLC协议
国际电信联盟
制定通信规则
国际电气电子工程师协会IEEE
学术机构、IEEE802 系列标准、5G
Internet工程任务组IETF
负责因特网相关标准的制定RFC XXXX
速率相关的性能指标
==速率==
数据（传输）率、比特率
指连接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
比特
计算机网络中数据量的单位
表现形式：1/0 位
单位
- 速率单位
- 存储单位
==带宽==
原指某信号的频带宽度，即最高频率与最低频率之差
单位赫兹
计网中指网络的通信线路传送数据的能力，指单位时间内从网络中的某一点到零一点所能通过的最高数据率 单位比特每秒(同速率单位)
链路带宽
链路的发送端最高能发送的数据率
若带宽变大，则单位时间内发送端往链路中注入的数据量变多，但是数据在链路中的传播速度不变
==吞吐量==
表示单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量
单位同速率
吞吐量受网络带宽或网络额定速率限制
时延
(延迟/迟延)
指数据(报文/分组/比特流)从网路(或链路)的一端传送到另一端所需的时间
单位 秒
分类
==发送时延==
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的时间
发生在主机内部
高速链路指信道带宽高的链路
==传播时延==
电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间
发生在信道上
排队时延
等待输出/输入链路可用所需的等待时间
处理时延
路由器处理、找出口的时间
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
以比特为单位的链路长度
往返时延RTT
从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)，总共经历的时延。
包括 往返传播时延 = 传播时延 * 2 末端处理时间
利用率
信道利用率
网络利用率
分层结构
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， 相互交流尽可能少。
3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
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。
实体
第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体
不同层次实体间数据包含关系
协议
2.协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。[水平]
三大要素
语法:
规定传输数据的格式
数据的分割、起始、结束
语义: 规定所要完成的功能 规定每一段的意思、能实现什么功能
同步: 规定各种操作的顺序
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]
每个层次为上层提供服务，同时使用下层及下面所有层次提供的服务总和
==网络体系结构==
==OSI参考模型==
目的：支持异构网络系统的互联互通
法定标准
结构：
物理层要有传输介质，对等实体之间要有协议
发送端对信息进行包装，中间系统把数据还原到(最多)网络层，再包装到物理层进行传输到接收端，接收端进行解析
发送端 每个层次为信息加上头部，包含一些控制信息(例如检错、下一步传递地址、优先级)，形成新的协议数据单元 数据链路层还会加上尾部 物理层不做处理，只把数据变成比特流
接收端
每层还原信息
典型应用层服务
文件传输(FTP)、电子邮件(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
数据格式变换(翻译官)
数据加密解密
数据压缩和恢复
主要协议
JPEG、ASCII
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的传输数据
该过程称为会话/建立同步(SYN)
会话之间彼此独立、互不影响
功能
建立、管理、终止会话
使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步(校验点为把一段长数 据切割为几部分的点)，适合传输大文件
主要协议
ADSP、ASP
传输层
负责主机中两个进程的通信(端到端的通信)
传输单位：报文段或用户数据报
功能
可靠传输、不可靠传输(可靠传输需要接收端的确认收到信息)
差错控制
流量控制(控制发送端的速度使两端同步)
复用分用(复用: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
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
传输单位：数据报(分组就是过长的数据报切割之后所得)
功能
路由选择(选出最佳路径)
流量控制(协调发送端和接收端速度关系)
差错控制(通信两节点间约定的规则，如奇偶校验码)
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，缓解这种拥塞)
主要协议
IP、IPX、 ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
数据链路层 把网络层传下来的数据组装成帧 传输单位：帧 功能 成帧(定义帧的开始和结束) 差错控制(帧错+位错) 流量控制 访问(接入)控制(控制对共享信道的访问) 主要协议 SDLC、HDLC、 PPP、STP
物理层
在物理媒体上实现比特流的透明传输(不管传输数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送)
传输单位：比特
功能
定义接口特性
定义传输模式(单工、半双工、双工)
定义传输速率
比特同步
比特编码(规定什么样的编码表示1什么样的表示0)
主要协议
Rj45、802.3
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