學習筆記之計算機網路（王道考研） 第一章 計算機網路體系結構
阿新 • • 發佈：2018-12-15
- 計算機網路是一些互聯的、自制的計算機系統的集合
- 計算機網路的組成：
- 從組成部分看，計算機網路主要由硬體、軟體和協議組成
- 從工作方式看，計算機網路可分為和邊緣部分核心部分。邊緣部分由供使用者直接使用的主機組成，核心部分由大量的網路和連線這些網路的路由器組成
- 從功能組成看，計算機網路由通訊子網和資源子網組成
- 計算機網路的功能：
- 資料通訊。它是計算機網路最基本和最重要的功能
- 資源共享。
- 分散式處理。
- 提高可靠性。
- 負載均衡
- 計算機網路的分類：
- 按分佈範圍分類，可分為廣域網（WAN）、都會網路（MAN）、區域網（LAN）和個人區域網（PAN）。傳統上，區域網使用廣播技術，而廣域網使用交換技術。
- 按傳輸技術分類，可分為廣播式網路和點對點網路。廣域網中的無線、衛星通訊網路採用廣播式通訊技術。是否採用分組儲存轉發與路由選擇機制（路由器的功能）是點對點式網路廣播式網路的重要區別，廣域網基本都屬於點對點網路
- 按拓撲結構分類，可分為星形網路、匯流排形網路、環形網路和網狀形網路。星形、匯流排形和環形網路多用於區域網，網狀形網路多用於廣域網（複雜，節點多）。環形網路中環中訊號是單向傳輸
- 按使用者分類，可分為公用網和專用網。
- 按交換技術分類，可分為電路交換網路、報文交換網路（儲存轉發網路）和分組交換網路（包交換網路）。現在的主流網路都可以看成是分組交換網路
- 按傳輸介質分類，可分為有線網路和無線網路。
- 計算機網路的效能指標：
- 頻寬（Bandwidth）。在計算機網路中，頻寬表示網路的通訊線路所能傳送資料的能力，是數字通道所能傳送的“最高資料率”的同義語，單位是“位元每秒”（b/s）
- 時延（Delay）。指資料（一個報文或分組）從網路（或鏈路）的一端傳送到另一端所需要的總的時間，它由四個部分構成：傳送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延（後面細說）
- 時延頻寬積。若傳送端連續傳送資料，在傳送的第一個位元即將到達終點時，表示傳送端已經發出的位元數。即時延頻寬積=傳播時延x通道頻寬
- 往返時延（Round-Trip Time,RTT）。表示從傳送端傳送資料開始，到傳送端收到來自接收端的確認（接收端收到資料後立即傳送確認），總共經歷的時延。在網際網路中，往返時延還包括各中間節點的處理時延、排隊時延以及轉發資料時的傳送時延
- 吞吐量（Throughput）。表示在單位時間內通過某個網路（或通道、介面）的資料量。吞吐量受到網路的頻寬或網路的額定速率的限制
- 速率。主機傳送資料的速率，也稱為資料率或位元率。最高資料率為頻寬
- 時延：
- 傳送時延。結點將分組的所有位元推（傳輸）向鏈路所需的時間，也就是從傳送分組的第一個位元算起，到該分組的最後一個位元傳送完畢所需的時間，因此也稱為傳輸時延。計算公式為：傳送時延 = 分組長度 / 通道寬頻（頻寬）
- 傳播時延。一個位元從鏈路一端到另一端傳播所需的時間。計算公式為：傳播時延 = 通道長度 / 電磁波在通道上的傳播速率
- 處理時延。資料在交換節點為儲存轉發而進行的一些必要的處理所花費的時間，比如，分析分組的首部、從分組中提取資料部分、進行差錯檢驗或查詢適當的路由等
- 排隊時延。分組在進入路由器後要先在輸入佇列中排隊等待處理。在路由器確定了轉發埠後，還要在輸出佇列中排隊等待轉發
- 對於高速鏈路，提高的僅是資料傳送速率而不是位元在鏈路上的傳播速度
- 通訊子網位於下三層，資源子網位於上三層
- 將計算機網路分為n層，從低層到高層依次為第1層、第2層.....第n層。第n層中的活動元素通常稱為n層實體。不同機器上同一層稱為對等層，同一層的實體叫做對等實體。n層實體實現的服務為n+1層利用。n層被稱為服務提供者，n+1層是服務使用者
- 上一層只能通過相鄰層間的介面使用下一層的服務，而不能呼叫其它層的服務；下一層提供服務的實現細節對上一層透明
- 協議是控制兩個或多個對等實體進行通訊的規則的集合，也就是水平的
- 協議由語法、語義和同步三部分組成。語法規定了傳輸資料的格式；語義規定了所要完成的功能；同步規定了執行各種操作的條件、時序關係等
- 介面是同一節點內相鄰兩層間互動資訊的連線點，是一個系統內部的規定
- 服務指下層為緊相鄰的上層提供的功能呼叫，垂直的。
- OSI將服務原語分為：請求、指示、響應和證實
- 面向連線服務和無連線服務
- 可靠服務和不可靠服務
- 有應答服務和無應答服務
- OSI七層模型：自下而上依次為物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。低三層稱為通訊子網，高三層稱為資源子網，運輸層呈上啟下
- 會話層負責管理主機間的會話程序，包括建立、管理以及終止程序間的會話。會話層使用校驗點可使通訊會話在通訊失效時從校驗點繼續恢復通訊，實現資料同步；建立同步（SYN）也發生在會話層
- 表示層主要用於處理在兩個通訊系統中交換資訊的表示方式。資料壓縮、加密和解密也是表示層可提供的資料表示變換功能
- 其餘5層在後面的章節中細說
- 傳輸層的複用和分用：複用就是多個應用層程序可同時使用下面傳輸層的服務，分用則傳輸層把收到的資訊分別交付給上面應用層中相應的程序
- TCP/IP4層模型（國際標準）：網路介面層（對應OSI參考模型中的物理層和資料鏈路層）、網際層、傳輸層和應用層（對應OSI參考模型中的會話層、表示層和應用層）
- OSI參考模型在網路層支援無連線和麵向連線的通訊，但在傳輸層僅有面向連線的通訊。而TCP/IP模型認為可靠性是端到端的問題，因此它在網際層僅有一種無連線的通訊模式，但在傳輸層支援無連線和麵向連線兩種模式
- TCP/IP模型與OSI模型的相似之處：
- 都採取分層的體系結構
- 都是基於獨立的協議棧的概念
- 都可以解決異構網路的互聯
- 服務資料單元（SDU）+ 協議控制資訊（PCI） = 協議資料單元（PDU）
- PDU也是對等層之間傳送的資料單位。物理層PDU為位元，鏈路層的PDU為幀，網路層的PDU為分組，傳輸層的PDU為報文