【计算机网络学习笔记】概述「建议收藏」

互联网概述

计算机网络由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

网络之间还可以通过路由器互连起来，这就狗策了一个覆盖范围更大的计算机网络。这样的网络称为互联网（internetwork或internet）。因此互联网是“网络的网络”。与网络相连的计算机常称为主机。

互联网的组成

边缘部分

由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来送行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。将这些主机称为端系统，端就是末端的意思。在网络边缘的端系统之家的通信可以划分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

客户-服务器方式

客户（client）和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。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。

客户是服务器请求方，服务器是服务提供方。

服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

客户程序特点：

1、被用户调用后运行，在通信时主动向原地服务器发起通信（请求服务）。因此客户程序必须知道服务器程序的地址。

2、不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器程序特点：

1、是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

2、系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器不用知道客户程序的地址。

3、一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

客户和服务器的通信可以是双向的，而且指的都是计算机进程。

对等连接方式

对等连接（peer-to-peer，简写P2P）是指两台主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。实际上，对等连接方式从本质上看仍是客户-服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户又同时是服务器。

核心部分

由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服务的（提供连通性和交换）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键，其任务是转发收到的分组。

三种交换方式

电报交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下了后查找转发表，转发到下一个结点。

分组交换：单个分组（整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

若要连续传送大量数据，且传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也更灵活。

计算机网络的性能

速率

网络技术中的速率指数据的传送速率，也称为数据率，单位是bit/s。当提到网络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率，而并非网络实际上运行的速率。

带宽

带宽有两种意思

1、带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率乘法所占据的频率范围。单位是赫兹（或千赫、兆赫等）。因此表现某信道允许通过的信号频带范围就称为该信道的带宽（或通频带）

2、在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”。单位就是数据率的单位bit/s。

一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”越高。

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际的数据量。有时吞吐量还可以用每秒传送的字节数或帧数来表示。

时延

时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，也称为延迟。

时延由几个部分组成：

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，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

发送时延=数据帧长度（bit）/ 发送速率（bit/s）

传播时延

传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间

传播时延=信道长度（m）/ 电磁波在信道上的传播速率（m/s）

电磁波在自由空间中传播速率是光速3.0*10^5 km/s，在铜线电缆中的传播速率约为2.3*10^5 km/s，在光纤中传播速率约为2.0*10^5 km/s.

处理时延

主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理

排队时延

分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。

总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

计算机体系结构

为了学习方便，我们使用五层协议的体系结构：

应用层

应用层的任务是通过应用进程之间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程之间通信和交互的规则。进程就是主机中正在运行的程序。

运输层

运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可以同时使用运输层的服务，分用就是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

运输层主要有两种协议：

传输控制协议TCP——提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段

用户数据报协议UDP——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

网络层

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层使用的网络层协议是无连接的网际协议IP和许多种路由选择协议，隐藏互联网的网络层也叫网际层或IP层

数据链路层

数据链路层简称为链路层，数据就是在链路上进行传输的

物理层

物理层上传输的数据单位是比特。

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