计算机网络期末总复习——第一章 概述

第一章 概述

  • 计算机网络的定义:
  • 互联网组成
    • 端系统:
  • 典型交换技术包括:
    • 1.电路交换
    • 2.报文交换
    • 3.分组交换
    • 三种交换方式比较
  • 计算机网络的分类
    • 1.按照网络的作用范围进行分类;
    • 2.按照网络的使用者进行分类;
    • 3.用来把用户接入到互联网的网络。
  • 计算机网络几个重要的性能指标
    • 1.速率
    • 2.带宽
    • 3.吞吐量
    • 4.时延
      • 1.发送时延
      • 2.传播时延
      • 3.处理时延
      • 4.排队时延
    • 5.时延带宽积
    • 6.往返时间 RTT (Round-Trip Time)
    • 7.利用率
  • 通信协议和网络体系结构
    • 1.应用层
    • 2.运输层
    • 3.网络层
    • 4.数据链路层
    • 5.物理层
  • 协议与服务

计算机网络的定义:

计算机网络是指将=地理位置不同的具有独立功能多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统网络管理软件网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享信息传递的计算机系统

互联网组成

边缘部分: 由所有连接在互联网上的主机组成,由用户直接使用,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边缘部分提供服务(提供连通性和交换)。
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端系统:

处在互联网边缘部分的就是连接在互联网上的所有的主机
两种通信方式:
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典型交换技术包括:

1.电路交换

建立连接:建立一条专用的物理通路(占用通信资源)。
通话:主叫和被叫双方互相通电话(一直占用通信资源)。
释放连接:释放刚才使用的专用的物理通路(归还通信资源)。
这种必须经过“建立连接(占用通信资源)、通话(一直占用通信资源)、释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换方式称为电路交换
电路交换特点:通话的两个用户始终占用端到端的通信资源

2.报文交换

基于存储转发原理

3.分组交换

采用存储转发技术
互联网的核心部分采用分组交换技术
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带来的问题
排队延迟:分组在各路由器存储转发时需要排队。
不保证带宽:动态分配。
增加开销:各分组必须携带控制信息;路由器要暂存分组,维护转发表等。

三种交换方式比较

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1.若要连续传送大量的数据,且其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。
2.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
3.由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性

计算机网络的分类

1.按照网络的作用范围进行分类;

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在这里插入图片描述

2.按照网络的使用者进行分类;

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在这里插入图片描述

3.用来把用户接入到互联网的网络。

接入网 AN (Access Network)
又称为本地接入网居民接入网
用于将用户接入互联网。
实际上就是本地 ISP 所拥有的网络,它既不是互联网的核心部分,也不是互联网的边缘部分。是从某个用户端系统到本地 ISP 的第一个路由器(也称为边缘路由器)之间的一种网络。从覆盖的范围看,很多接入网还是属于局域网

计算机网络几个重要的性能指标

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1.速率

指的是数据的传送速率,也称为数据率 (data rate) 或比特率 (bit rate)。
单位:bit/s、 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s 等。
速率往往是指额定速率标称速率,非实际运行速率

2.带宽

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3.吞吐量

单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量。
受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
额定速率是绝对上限值。
可能会远小于额定速率,甚至下降到零!
有时可用每秒传送的字节数或帧数来表示。

4.时延

指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
有时也称为延迟或迟延。

1.发送时延

也称为传输时延。
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。
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2.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
在这里插入图片描述

注意:
发送时延与传播时延有本质上的不同。
发送时延发生在机器内部的发送器中,与传输信道的长度(或信号传送的距离)没有任何关系。
传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上,而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远,传播时延就越大。

3.处理时延

主机或路由器在收到分组时,为处理分组(例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由)所花费的时间。

4.排队时延

分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延。
排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出,使分组丢失,这相当于排队时延为无穷大。

在这里插入图片描述
一般说来,小时延的网络要优于大时延的网络
在某些情况下,一个低速率、小时延的网络很可能要优于一个高速率但大时延的网络。
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5.时延带宽积

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6.往返时间 RTT (Round-Trip Time)

表示从发送方发送完数据,到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
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7.利用率

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通信协议和网络体系结构

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1.应用层

任务:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。
协议:定义的是应用进程间通信和交互的规则。把应用层交互的数据单元称为报文(message)。例如:DNS,HTTP,SMTP

2.运输层

数据单元:数据段
1.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。
2.具有复用和分用的功能。
3.主要使用两种协议: 传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP 。
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3.网络层

为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
数据单元:数据包
两个具体任务:
路由选择:通过一定的算法,在互联网中的每一个路由器上,生成一个用来转发分组的转发表。
转发:每一个路由器在接收到一个分组时,要依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。

互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议 IP (Internet Protocol) 和许多种路由选择协议,因此互联网的网络层也叫做网际层或 IP 层。
IP 协议分组也叫做 IP 数据报,或简称为数据报。

4.数据链路层

数据单元:帧
常简称为链路层。
任务:实现两个相邻节点之间的可靠通信。
在两个相邻节点间的链路上传送帧(frame)
如发现有差错,就简单地丢弃出错帧。如果需要改正出现的差错,就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层协议复杂。

5.物理层

数据单元:比特
任务:实现比特(0 或 1)的传输。
确定连接电缆的插头应当有多少根引脚,以及各引脚应如何连接。
注意:传递信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等,并不在物理层协议之内,而是在物理层协议的下面。

协议与服务

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