計算機網(wǎng)絡-概述

網(wǎng)絡是指“三網(wǎng)”,即電信網(wǎng)絡空厌、有線電視網(wǎng)絡和計算機網(wǎng)絡烂叔。發(fā)展最快且起核心作用的是計算機網(wǎng)絡。

計算機網(wǎng)絡最重要的兩個特點:

1.數(shù)據(jù)通信:計算機網(wǎng)絡使上網(wǎng)用戶之間可以彼此交換信息扎阶,好像這些用戶的計算機都可以彼此連通一樣汹胃。是計算機網(wǎng)絡最重要的功能婶芭。

2.資源共享:可以是信息共享、軟件共享着饥,也可以是硬件共享犀农。

計算機網(wǎng)絡由若干結(jié)點和連接這些結(jié)點的鏈路組成。網(wǎng)絡之間還可以通過路由器互連起來宰掉,構(gòu)成覆蓋范圍更大的計算機網(wǎng)絡呵哨,稱為互連網(wǎng),互連網(wǎng)是“網(wǎng)絡的網(wǎng)絡”轨奄。與網(wǎng)絡相連的計算機常稱為主機孟害。

internet(互連網(wǎng))是一個通用名詞,泛指由多個計算機網(wǎng)絡互連而成的計算機網(wǎng)絡挪拟。

Internet(互聯(lián)網(wǎng)挨务,因特網(wǎng))是一個專有名詞,指全球最大的玉组、開放的谎柄、由眾多網(wǎng)絡相互連接而成的特定互連網(wǎng),采用TCP/IP協(xié)議組作為通信的規(guī)則惯雳。

互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù)朝巫,以及三層ISP結(jié)構(gòu)。

計算機網(wǎng)絡的標準化

所有互聯(lián)網(wǎng)標準都是以RFC的形式在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表的石景。制定互聯(lián)網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下三個階段:

1.互聯(lián)網(wǎng)草案? ? 這個階段還不能算是RFC文檔劈猿。

2.建議標準? ? 這個階段開始成為RFC文檔

3.互聯(lián)網(wǎng)標準? ?

計算機網(wǎng)絡的組成

從工作方式上看:計算機網(wǎng)絡分為邊緣部分和核心部分拙吉。邊緣部分由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上、供用戶直接使用的主機組成糙臼,用來進行通信和資源共享庐镐。核心部分由大量的網(wǎng)絡和連接這些網(wǎng)絡的路由器組成,它為邊緣部分提供連通性和交換服務变逃。

在網(wǎng)絡邊緣的端系統(tǒng)之間的通信方式可劃分為兩大類:客戶-服務器方式(C/S方式)和對等方式(P2P方式):

1.客戶-服務器方式:客戶是服務請求方必逆,服務器是服務提供方。

2.對等連接方式:兩臺主機在通信時不區(qū)分哪一個是服務請求方哪一個是服務提供方揽乱。只要兩臺主機都運行了 P2P 軟件名眉,它們就可以進行平等的、對等連接通信凰棉。

在網(wǎng)絡核心部分起特殊作用的是路由器损拢,是實現(xiàn)分組交換的關鍵構(gòu)件,任務是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組撒犀,分組交換是網(wǎng)絡核心部分最重要的功能福压。

1.電路交換的主要特點:建立連接-通話-釋放連接。是面向連接的或舞。在通話的全部時間內(nèi)荆姆,通話的兩個用戶始終占用端到端的通信資源。

2.分組交換的主要特點:分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)映凳。通常把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文胆筒。在發(fā)送報文之前,先把較長的報文劃分為一個個更小的等長數(shù)據(jù)段诈豌,加上必要的控制信息組成的首部后仆救,構(gòu)成一個分組。路由器收到一個分組矫渔,暫時存儲一下彤蔽,檢查其首部,查找轉(zhuǎn)發(fā)表庙洼,按照首部中的目的地址顿痪,找到合適的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去,把分組交換到下一個路由器送膳。分組在哪段鏈路上傳送才占用這段鏈路的通信資源员魏。

三種交換的比較

計算機網(wǎng)絡的定義:

資源共享觀點的定義:把分布在不同地點且具有獨立功能的多個自治計算機系統(tǒng)通過通信設備和線路連接起來,在功能完善的網(wǎng)絡軟件和協(xié)議的管理下叠聋,以實現(xiàn)網(wǎng)絡中資源共享為目標的系統(tǒng)撕阎。

計算機網(wǎng)絡的分類:

根據(jù)網(wǎng)絡使用的傳輸技術(shù)分類:

??? 通信信道的類型:廣播通信信道和點對點通信信道。

??? 相應的計算機網(wǎng)絡可分為:廣播式網(wǎng)絡和點對點式網(wǎng)絡碌补。

根據(jù)網(wǎng)絡所覆蓋地理范圍進行分類:局域網(wǎng)虏束、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)棉饶。

根據(jù)網(wǎng)絡采用的拓撲結(jié)構(gòu)進行分類:總線型、星型镇匀、環(huán)型和網(wǎng)狀形照藻。

根據(jù)網(wǎng)絡使用者進行分類:專用網(wǎng)和公用網(wǎng)。


計算機網(wǎng)絡的性能指標

速率:網(wǎng)絡中的速率是指連接在計算機網(wǎng)絡上的主機在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率汗侵,也稱數(shù)據(jù)率或比特率幸缕,單位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

帶寬:帶寬表示網(wǎng)絡的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力晰韵,是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義詞发乔,單位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

吞吐量:表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)量雪猪。

時延:數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡的一端傳送到另一端所需要的總時間栏尚。總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延只恨。

發(fā)送時延:結(jié)點將分組的所有比特推向傳輸鏈路所需要的時間译仗,也就是從發(fā)送分組的第一個比特開始,到該分組的最后一個比特發(fā)送完畢所需要的時間官觅。

傳播時延:電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間纵菌,也就是一個比特從鏈路一端到另一端傳播所需的時間。

處理時延:主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理缰猴。

排隊時延:分組在進入路由器后要先在輸入隊列中等待處理产艾,在路由器確定了轉(zhuǎn)發(fā)接口后疤剑,還要在輸出隊列中排隊等待轉(zhuǎn)發(fā)滑绒。

時延帶寬積:若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),在發(fā)送的第一個比特即將到達終點時隘膘,表示發(fā)送端已經(jīng)發(fā)出的比特數(shù)疑故。時延帶寬積=傳播時延×信道帶寬。

往返時間RTT:表示發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始弯菊,到發(fā)送端收到來自接收端的確認總共經(jīng)歷的時間纵势。

利用率:如果令D0表示網(wǎng)絡空閑時的時延,D表示網(wǎng)絡當前的時延管钳,U表示網(wǎng)絡利用率钦铁,那么D=D0? /(1-U)? ? 因此,信道或網(wǎng)絡的利用率過高會產(chǎn)生非常大的時延才漆。

計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

協(xié)議:為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則牛曹、標準或約定稱為網(wǎng)絡協(xié)議,是水平的醇滥。明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關的同步問題黎比。網(wǎng)絡協(xié)議主要由以下三個要素組成:

1.語法:數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式超营。

2.語義:需要發(fā)出何種控制信息,完成何種動作以及做出何種響應阅虫。

3.同步:事件實現(xiàn)順序的詳細說明演闭。

分層的好處:

1.各層之間是獨立的。

2.靈活性好颓帝。

3.結(jié)構(gòu)上可分割開米碰。

4.易于實現(xiàn)和維護。

5.能促進標準化工作购城。

計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合就是網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)见间。體系結(jié)構(gòu)是抽象的,而實現(xiàn)是具體的工猜,是真正在運行的計算機硬件和軟件米诉。

具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

1.應用層:應用層的任務是通過應用進程間的交互來完成特定網(wǎng)絡應用。應用層的協(xié)議定義的是應用進程間通信和交互的規(guī)則篷帅。我們把應用層交互的數(shù)據(jù)單元稱為報文史侣。

2.運輸層:運輸層的任務是負責向兩臺主機進程之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務。運輸層主要使用以下兩種協(xié)議:

傳輸控制協(xié)議TCP:提供面向連接的魏身、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務惊橱,其數(shù)據(jù)傳輸單位是報文段。

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP:提供無連接的箭昵、盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務(不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕┧捌樱鋽?shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報。

3.網(wǎng)絡層:網(wǎng)絡層負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務家制。在發(fā)送數(shù)據(jù)時正林,網(wǎng)絡層把運輸船產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中颤殴,由于網(wǎng)絡層使用IP協(xié)議觅廓,因此分組也叫做IP數(shù)據(jù)報,或簡稱數(shù)據(jù)報涵但。

網(wǎng)絡層的另一個任務就是選擇合適的路由杈绸,使源主機運輸層傳下來的分組能夠通過網(wǎng)絡中的路由器找到目的主機。

互聯(lián)網(wǎng)是由大量的異構(gòu)網(wǎng)絡通過路由器相互連接起來的矮瘟⊥В互聯(lián)網(wǎng)使用的網(wǎng)絡層協(xié)議是無連接的網(wǎng)際協(xié)議IP和許多路由選擇協(xié)議,因此互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層也叫網(wǎng)際層或IP層澈侠。

4.數(shù)據(jù)鏈路層:在兩個相鄰結(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)時劫侧,數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀,在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上傳送幀埋涧。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息板辽∑媸荩控制信息能使接收端檢測到所接收到的幀中有無差錯。

5.物理層:在物理層上所傳數(shù)據(jù)的單位是比特劲弦。物理層不給數(shù)據(jù)鏈路層傳下來的幀加控制信息耳标。

實體、協(xié)議邑跪、服務和服務訪問點

在研究開放系統(tǒng)中的信息交換時次坡,用實體表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。

協(xié)議是控制兩個對等實體(或多個實體)進行通信的規(guī)則的集合画畅。

在協(xié)議的控制下砸琅,兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。要實現(xiàn)本層協(xié)議轴踱,還需要使用下面一層提供的服務症脂。

協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則,是“水平的”淫僻。服務是由下層向上層通過層間接口提供的诱篷,是“垂直的”。并非在一個層內(nèi)完成的全部功能都稱為服務雳灵,只有那些能夠被高一層實體“看得見”的功能才稱為服務棕所。

在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方,通常稱為服務訪問點悯辙。

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