第1章 计算机网络体系结构

第一章 计算机网络体系结构

#计算机网络

计算机网络的发展

  1. APARnet——internet——Internet
    1. internet——互联网
    2. Internet——因特网
  2. 三层体系结构因特网
    1. 主干网
    2. 地区网
    3. 校园网
  3. 多层次ISP
    1. 主干ISP——地区ISP——本地ISP
    2. 出现IXP
    3. ISP：网络服务提供着（商）
    4. IXP：因特网交换点（处于同一层次的ISP之间）

计算机网路的组成

  1. 从组成部分上看：硬件、软件、协议
  2. 从工作方式上看：边缘部分、核心部分
  3. 从功能组成上看：通信子网、资源子网
    1. 通信子网：物理层、数据链路层、网络层（主要负责数据通信）
    2. 资源子网：会话层、表示层、应用层（主要负责向高层用户屏蔽下面通信子网的细节）
      • OSI模型种上三层

ATT：协议的组成部分：语法、语义、同步（时序）

计算机网络的功能

  1. 数据通信
    即通信子网功能
  2. 资源共享
    即资源子网功能
  3. 分布式处理
  4. 提高可靠性
  5. 负载均衡

计算机网络的分类

  1. 按分布范围分类
    1. 广域网（WAN）
      采用交换技术
    2. 城域网（MAN）
    3. 局域网（LAN）
      采用广播技术
    4. 个域网（PAN）
  2. 按传输技术分类
    1. 广播式网络
      常为总线型网络，共享通信信道
    2. 点对点网络
      常使用分组，存储、转发和路由选择机制
  3. 按拓扑结构分类
    1. 总线型网络
    2. 星形网络
    3. 环形网络
    4. 网状网络
  4. 按使用者分类
    1. 公用网
    2. 专用网
  5. 按交换技术分类（交换技术指的是数据交换技术）
    1. 电路交换
    2. 报文交换
    3. 分组交换
      报文交换和分组交换采用存储—转发技术
  6. 按传输介质分类
    1. 有线网络
    2. 无线网络

计算机网络的性能指标

  1. 带宽
    指的是通信线路允许通过的信号频带范围/网络通信线路能传送的数据的能力，单位赫兹(Hz)/比特/秒(b/s)
    ^b69777
  2. 时延
    1. 发送时延
      发送时延 = 分组长度 / 信道宽度
    2. 传播时延
      传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率
    3. 处理时延
    4. 排队时延
      总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
      排队时延和处理时延一般可以忽略
  3. 时延带宽积
    以比特为长度的链路单位
    时延带宽积 = 传播时延 * 信道带宽
  4. 往返时延
    RTT = 两倍传播时延（忽略处理时延）
  5. 吞吐量
    单位时间通过某个网络（或信道、接口）的数据量，单位b/s
  6. 速率（传输速率、数据率、比特率）
    宏观数字信道上的传送数据的速率，单位b/s(bps)
    最高数据传输速率称为带宽
  7. 信道利用率
    信道利用率 = 有数据通过的时间 / 总时间

ATT：单位换算

  1. 速率： 1Tb/s = 103Gb/s = 106Mb/s = 109Kb/s = 1012b/s 比特/秒 ^217130
  2. 存储量： 1TB = 210GB = 220MB = 230KB = 240B 字节 = 8*240bit ^475694

计算机网络的分层结构

  1. SDU 服务数据单元 每层的数据部分
  2. PCI 协议控制信息 每层的首/尾部分
  3. PDU 协议数据单元 每层的全部信息
    PCI + SDU = PDU
    n+1-PDU = n-SDU

OSI参考模型

OSI模型

功能

协议

SAP

[[第6章 应用层应用层]]

与用户交互

FTP, SMTP, HTTP，DHCP

提供的服务为用户界面

表示层

1. 数据格式变换 2. 数据加密解密 3. 数据的压缩与恢复

JPEG, ASCII

会话层

1. 建立、管理、中止会话 2. 使用校验点，使通信失效时，从会话校验点/同步点继续恢复通信（大文件传输）

ADSP, ASP

[[第5章 传输层传输层]]

1. 可靠/不可靠传输 2. 差错控制 3. 流量控制 4. 复用分用 5. 拥塞控制

TCP, UDP

端口

[[第4章 网络层网络层]]

1. 路由选择（分组转发） 2. 流量控制 3. 差错控制 4. 拥塞控制

IP, IPX, ICMP ,IGMP, ARP, RARP, OSPF

IP地址（网络地址）

[[第3章 数据链路层数据链路层]]

1. 成帧（定义帧的开始和结束） 2. 差错控制（帧错+位错）（数据重发） 3. 流量控制（物理寻址） 4. 访问（接入）控制（介质访问子层控制信道的访问）

SDLC, HDLC, PPP, STP, 帧中继，ARQ

MAC地址（网卡地址）

[[第2章 物理层物理层]]

1. 定义接口特性 2. 定义传输模式（单工、半双工、全双工） 3. 定义传输速率 4. 比特同步 5. 比特编码

Rj45, 802.3

网卡接口

SAP：服务访问点，逻辑接口，是一个层次系统的上下层之间进行通信的接口，N层的SAP就是N+1层可以访问N层服务的地方 ^690d1a

其中数据链路层被拆分为两个子层：逻辑控制（LLC）子层和媒体接入（MAC）子层
LLC子层与传输媒体无关，它向网络层提供无确认无连接、面向连接、带确认无连接、高速传输4种不同的连接服务类型
MAC子层有接入传输媒体有关的内容，它向上屏蔽对物理层访问的各种差异，提供对物理层的统一访问接口，主要功能包括：组帧和拆卸帧、比特传输（帧的寻址和识别）、差错检测、透明传输

5层模型

传输单位

[[第6章 应用层应用层]]

报文

[[第5章 传输层传输层]]

报文段（TCP），用户数据报（UDP）

[[第4章 网络层网络层]]

分组，数据报

[[第3章 数据链路层数据链路层]]

帧

[[第2章 物理层物理层]]

比特流

ATT： TCP/IP模型和OSI模型的比较

  1. 相同点：
    1. 都采用分层体系结构
    2. 都是基于独立的协议栈的概念
    3. 都可以解决异构网络的互联
  2. 不同点：
    1. OSI模型定义了三个概念服务、协议和接口
    2. OSI不偏向于特定的协议
    3. TCP/IP协议将网际协议(IP)作为一个单独的重要层次
    4. OSI在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层只有面向连接的通信；TCP/IP在网际层只有无连接的通信模式，但在传输层有无连接和面向连接的两种模式

OSI

TCP/IP

[[第5章 传输层传输层]]

面向连接

无连接+面向连接

[[第4章 网络层网络层]]

无连接+面向连接

无连接

[[第4章 网络层#冲突域和广播域关于冲突域和广播域]]

设备

所属层次

能否隔离冲突域

能否隔离广播域

[[第2章 物理层#物理层设备集线器]]

[[第2章 物理层物理层]]

不能

不能

[[第2章 物理层#物理层设备中继器]]

[[第2章 物理层物理层]]

不能

不能

[[第3章 数据链路层#交换机交换机]]

[[第3章 数据链路层数据链路层]]

能

不能

[[第3章 数据链路层#网桥网桥]]

[[第3章 数据链路层数据链路层]]

能

不能

[[第4章 网络层#路由器的组成和功能路由器]]

[[第4章 网络层网络层]]

能

能

^b35684

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第1章 计算机网络体系结构
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2022年9月20日
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