commit bd2ebd5c1cd4c626310d9382a8d5a941218855ff Author: Zhou Date: Sat Jul 11 22:55:56 2020 +0800 完成计网绪论笔记 diff --git a/计算机网络/img/绪论/模型对比.jpg b/计算机网络/img/绪论/模型对比.jpg new file mode 100644 index 0000000..406d72c Binary files /dev/null and b/计算机网络/img/绪论/模型对比.jpg differ diff --git a/计算机网络/img/绪论/网络拓扑图.jpg b/计算机网络/img/绪论/网络拓扑图.jpg new file mode 100644 index 0000000..2b1484f Binary files /dev/null and b/计算机网络/img/绪论/网络拓扑图.jpg differ diff --git a/计算机网络/绪论.md b/计算机网络/绪论.md new file mode 100644 index 0000000..a29f360 --- /dev/null +++ b/计算机网络/绪论.md @@ -0,0 +1,309 @@ +# 绪论 + +## 概述 + +### 计算机网络概念 + +* 计算机网络就是一些互联的,自治的计算机系统集合(最简洁定义) +* 能够实现远程信息处理的系统或进一步达到资源共享的系统(广义观点) +* 以能够相互共享资源的方式互联起来的,自治的计算机系统的集合(资源共享观点) + * 目的:资源共享 + * 组成单元:分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机” + * 网络中计算机统一遵循的规则:网络协议 +* 能够为用户自动管理资源的网络操作系统,它能调用用户所需要的资源,整个网络像一个大的计算机系统一样对用户透明(用户透明性观点) + +### 计算机网络组成 + +#### 物理组成 + +* 硬件: + * 主机 + * 通信处理机(前端处理器,如网卡) + * 通信线路(有线线路和无线线路等,如双绞线,光纤等) + * 交换设备(交换机等连接设备) +* 软件:实现资源共享和方便用户使用的各种工具软件(如FTP等) +* 协议:通信规则 + +#### 工作方式组成 + +* 边缘部分:用户直接使用的主机(用于通信和资源共享) +* 核心部分:网络及连接这些网络的路由器 + +#### 功能组成 + +* 通信子网(包括物理层,数据链路层,网络层): + * 传输介质 + * 通信设备 + * 网络协议 +* 资源子网:实现资源共享的设备及软件的集合 + +### 计算机网络功能 + +* 数据通信 + * 连接控制 + * 传输控制 + * 差错控制 + * 流量控制 + * 路由选择 + * 多路复用 +* 资源共享 + * 数据资源 + * 软件资源 + * 硬件资源 +* 分布式处理 +* 信息综合处理 +* 负载均衡 +* 提高可靠性 + +### 计算机网络分类 + +#### 分布范围 + +* 广域网(因特网的核心) +* 城域网 +* 局域网 +* 个人区域网 + +#### 传输技术 + +* 广播式网络 +* 点对点网络 + +#### 拓扑结构 + +* 星型网络 +* 总线型网络 +* 环形网络 +* 网状型网络 + +![img](./img/绪论/网络拓扑图.jpg) + +#### 使用者 + +* 公用网(公众网) +* 专用网 + +#### 交换技术 + +* 电路交换网络 +* 报文交换网络(存储-转发网络) +* 分组交换网络(包交换网络,目前主流网络) + +#### 传输介质 + +* 无线 + * 蓝牙 + * 微波 + * 无线电 +* 有线 + * 双绞线网络 + * 同轴电缆网络 + * 光纤网络 + +### 计算机网络标准化工作及相关组织 + +#### RFC上升为因特网标准步骤 + +1. 因特网草案 +2. 建议标准(此时成为RFC文档) +3. 草案标准 +4. 因特网标准 + +#### 标准化组织 + +* 国际标准化联盟(ISO) + * OSI参考模型 + * HDLC +* 国际电信联盟(ITU),前身为国际电话电报咨询委员会(CCITT) +* 国际电气电子工程师协会(IEEE) + +### 计算机性能指标 + +#### 时延 + +* 发送时延(传输时延):主机或路由器发送数据帧所需要的时间 + $$ + 发送时延=数据帧长度/发送速率 + $$ + +* 传播时延:电磁波在信道中传输花费的时间 + $$ + 传播时延=信道长度/电磁波传播速度 + $$ + +* 处理时延(一般忽略):主机或路由器接到分组时处理所花费的时间 + +* 排队时延(一般忽略):分组在路由器中排队等待的时间 + +**计算公式** +$$ +总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 +$$ +特别的,对于分组传输,在计算其在各个交换机上的发送时延时,只需计算单个分组 + +如,连续发送**n**个长度为**l**的分组,途径**k**个交换机(即存在**k+1**条链路),每条链路传播时延为**d**,每台主机或交换机发送速率为**m**,那么在不考虑处理时延和排队时延的情况下,总时延为: +$$ +总时延=\frac{n*l}{m}+\frac{l}{m}*k+(k+1)*d +$$ + +#### 时延带宽积 + +* 发送端发送的第一个比特到达终点时发送端发送的比特数 + $$ + 时延带宽积=传播时延*通信带宽 + $$ + +#### 往返时间(RTT) + +* 发送方发送数据开始到收到接收方确认消息时,共经历的时间 + +#### 利用率 + +* 信道利用率 + $$ + 信道利用率=有数据通过的时间/总时间 + $$ + +* 网络利用率:全网络信道利用率的加权平均值 + +**注**: + +* 利用率越高不代表网络运行状态越好,利用率高时转发时延也会增加 + +#### 吞吐量 + +* 单位时间内通过某信道/网络/接口的数据量 + +#### 速率 + +* 主机在数字信道上传送数据的速率 +* **最高速率**也称为**带宽** + +## 计算机体系结构与参考模型 + +### 术语 + +* 实体:任何课发送或接受信息的硬件或软件进程 +* 对等层:不同机器上的同一层 +* 对等实体:同一层上的实体 + +### 协议 + +* 控制两个对等实体进行通信的规则 +* 协议是水平的 + +#### 组成 + +* 语义:构成协议元素的的含义的解释 +* 语法:数据和控制信息的格式 +* 同步:规定事件执行顺序 + +### 接口(服务访问点) + +向上一层提供服务访问点 + +* 服务数据单元(SDU) + +* 协议控制信息(PCI) + +* 接口控制信息(ICI) + +* 协议数据单元(PDU)(对等实体间传输的数据单元) + $$ + PDU_n=PCI_n+SDU_n=SBU_{n-1} + $$ + +* 接口数据单元(IDU)(相邻层传输的数据单元) + $$ + IDU_n=ICI_n+SDU_n + $$ + +### 服务 + +* 下层为相邻上层提供的功能调用 + +* 服务是垂直的 + +#### 服务类型 + +* 以是否连接区分 + + | 服务 | 优点 | 缺点 | 实例 | + | ---------- | ------------------------ | ------------------------------ | ------- | + | 面向连接 | 可靠信息流,信息回复确认 | 占有通信信道 | TCP | + | 面向无连接 | 不占用通信信道 | 信息流可能丢失,信息无回复确认 | IP,UDP | + +* 按是否应答区分 + + * 有应答服务 + * 无应答服务 + +* 按是否可靠区分 + + * 可靠服务:具有检错、纠错、应答机制,保证数据正确可靠地送达 + * 不可靠服务:尽量正确可靠地送达数据,不保证数据正确可靠 + +#### 服务原语 + +* 请求:服务用户->服务提供者(请求完成某项工作) +* 指示:服务提供者->服务用户(指示用户做某事) +* 响应:服务用户->服务提供者(作为指示的响应) +* 证实:服务提供者->服务用户(作为对请求的证实) + +### ISO/OSI参考模型 + +* 共七层 + + 0. 物理媒体(传输信息使用的通信介质) + + 1. 物理层 + * 基本单位:比特(bit) + * 硬件:集线器,中继器 + * 功能:规定了通信接口的参数(如尺寸,形状等),规定了传输信号的意义和电气特征(如低电平代表0,高电平代表1等) + * 接口标准:EIA-232C,EIA/TIA RS 449,CCITT的X.21等 + 2. 数据链路层 + * 基本单位:帧 + * 硬件:交换机,网桥 + * 功能:链路连接的建立、拆除、分离, 帧定界和帧同步, 差错检测 + * 协议:PPP,HDLC + 3. 网络层 + * 基本单位:数据报 + * 硬件:路由器 + * 功能:组包和拆包,路由选择,拥塞控制 + * 协议:ICMP(传输出错报告控制信息,IP的子协议),ARP(IP转MAC),RARP(MAC转IP),IP,IGMP(组播) + 4. 传输层 + * 基本单位:报文段(TCP),用户数据报(UDP) + * 硬件:路由器 + * 功能:端到端的可靠传输服务,流量控制,差错控制,服务质量管理 + * 协议:TCP,UDP,ARQ + 5. 会话层 + * 任务:在两节点间建立连接 + 6. 表示层 + * 任务:处理通信数据表示格式 + 7. 应用层 + * 协议:FTP,SMTP,POP3,HTTP等 + +### TCP/IP模型 + +只包含四层 + +1. 网络接口层 +2. 网络层 +3. 传输层 +4. 应用层 + +### TCP/IP模型与ISO/OSI参考模型对比 + +![img](./img/绪论/模型对比.jpg) + + + +| OSI参考模型 | TCP/IP模型 | +| ------------------------------------------------------------ | ------------------------------------------------------------ | +| 1. 区分服务,接口,协议
2. 产生于协议发明前
3. 协议具有良好的隐蔽性
4. 共有7层
5. 网络层:有连接和无连接
6. 传输层:仅面向连接 | 1. 没有明确区分服务,接口,协议
2. 产生在协议发明后
3. 共有4层
4. 网络层:仅有无连接
5. 传输层:面向连接和无连接 | + +## 其他零散知识 + +* 第一个计算机网络是:ARPAnet + +* OSI模型中,第一个提供端到端通信的是传输层 \ No newline at end of file