【计算机网络】计算机网络核心要点速览：快速掌握核心概念与关键指标

导读

大家好，很高兴又和大家见面啦！！！

在今天的内容中，我们将回顾一下第一章的第一部分——计算机网络概述的全部内容。

这部分作为计算机网络的开篇，给我们介绍了计算机网络的概念、组成、功能、交换方式、分类以及性能指标这六个板块的内容。

在前面的介绍中，我们对每一部分的内容都做了详细的介绍，并且加入了一些我的个人理解。在今天的内容中，我们将去掉一些拓展部分的内容，直接复习主要的部分。下面我们就开始对第一部分的复习吧！！！

一、概念

计算机网络（简称网络）由若干节点（Node，或译为结点）和连接这些节点的链路（Link）组成。

二、组成

• 从组成部分看：计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成。
• 从工作方式看：计算机网络（这里抓哟指Internet，即互联网）可分为边缘部分和核心部分。
• 从功能组成看：计算机网络由通信子网和资源子网组成。

三、功能

• 数据通信：
  • 计算机网络最基本和最重要的功能。用来实现互联网计算机之间各种信息的传输。
• 资源共享：
  • 使计算机网络中的资源互通有无、分工协作，从而极大地提高了硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
• 分布式处理：
  • 当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。
• 提高可靠性：
  • 计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。
• 负载均衡：
  • 将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。

四、分类

• 按分布范围分类：

  • 广域网（WAN）：覆盖范围通常是直径几十米到几千米的区域。是互联网的核心部分。

  • 城域网（MAN）：覆盖范围通常是直径为5~50km。

    • 其中大多数城域网和局域网使用的多是以太网技术，因此城域网又可以并入局域网中进行讨论。

  • 局域网（LAN）：覆盖范围通常是直径为几十到几千米的区域。

    • 传统上局域网使用广播技术，广域网采用交换技术。

  • 个人区域网（PAN）：覆盖范围通常是直径约为10m。又称为无线个人区域网（WPAN）。

  • 多处理器系统：中央处理器之间的距离非常近（如仅1m的数量级甚至更小）。一般不会将多处理系统称为计算机网络

• 按传输技术分类：
  • 广播式网络
  • 点对点网络。
    • 其中局域网基本上采用的是广播式网络，广域网则采用的是点对点网络。
• 按拓扑结构分类：
  • 总线形网络：用单根传输线把计算机连接起来
  • 星形网络：每个终端或计算机都以单独的线路和中央设备相连。
  • 环形网络：所有计算机接口设备连接成一个环。
  • 网状网络：一般情况下，每个节点至少有两条路径与其他节点相连。
    • 其中总线形网络、星形网络、环形网络多用于局域网中，而广域网中常用网状网络。
• 按使用者分类：
  • 公用网：指电信公司出资建造的大型网络
  • 专用网：指某个单位为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。
• 按交换技术分类：
  • 电路交换网络：采用电报交换技术的网络
  • 报文交换网络：采用报文交换技术的网络
  • 分组交换网络：采用分组交换技术的网络
• 按传输介质分类：
  • 有线网络：由双绞线、同轴电缆等实体线路连接的网络
  • 无线网络：由蓝牙、微波、无线电等虚拟线路连接的网络

五、三种交换方式

• 电路交换：
  • 通信双方之间建立一条专用的通信通道完成通信，通信期间该通信通道被通信双方独占，直到通信结束后才被释放。
• 报文交换：
  • 通信双方之间借助存储转发技术完成通信，通信期间节点会对报文进行存储、校验后查找转发表，转发给下一个节点，直至到达目的节点。
• 分组交换：
  • 通信双方之间通过将数据分割成若干个较小的等长数据段，并在每个数据段前添加一些必要的控制信息（如源地址、目的地址、编号信息等）组成首部，构成分组。之后将这些分组依次发送到分组交换网中，借助存储转发技术完成通信。

六、性能指标

• 速率：连接到网络上的节点在数字信道上传送数据的速率，也称数据传输速率、数据率或比特率。
  • 单位：bit/s或者b/s或者bps
  • 衍生单位：
    • kb/s：1kb/s = 10³b/s
    • mb/s：1mb/s = 10³kb/s = 10⁶b/s
    • gb/s：1gb/s = 10³mb/s = 10⁶kb/s = 10⁹b/s
    • tb/s：1tb/s = 10³gb/s = 10⁶mb/s = 10⁹kb/s = 10¹²b/s
• 带宽：网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信息通道所能传送的“最高网络传输速率”的同义词。
  • 单位：b/s
• 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。
• 时延：数据从网络或链路的一端传送到另一端所需总时间。由4部分组成：
  • 发送时延：也称传输时延，是结点将分组的所有比特推向链路所花时间。
    • $发送时延=分组长度/发送速率$
  • 传播时延：电磁波在信道（传输介质）中传播一定的距离所花费的时间。
    • $传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率$
  • 处理时延：分组在交换节点为存储转发而进行的一些必要处理所花的时间。
  • 排队时延：分组在路由器的输入队列或输出队列中排队等待所花时间。
  • $总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延$
• 时延带宽积：以比特为单位的链路长度。即从发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已发出的比特数量。
  • $时延带宽积=传播时延\times 信道带宽$
• 往返时延：从发送端发出一个短分组，到发送段收到来自接收短的确认总共经历的时间。
• 信道利用率：用来指出某个信道有百分之几的时间是有数据通过的。
  • $信道利用率=有数据通过的时间/（有数据通过的时间+无数据通过的时间）$
  • 信道利用率太低会浪费网络资源；
  • 信道利用率太高会导致网络拥堵。

结语

在今天的内容中我们回顾了第一章第一部分——计算机网络概述的全部内容。本篇章内容可以用于复习计算机网络时快速过一遍基础知识点来使用，建议大家收藏。

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