计算机网络笔记1--概念丶性能指标丶参考模型

目录

• 概念
  • 功能
  • 组成
    • 分类
  • 分层结构
  • 数据包含关系
  • 性能指标
    • 速率
    • 带宽
    • 吞吐量
    • 时延
    • 时延带宽积
    • 往返时延RTT
    • 利用率
• 参考模型
  • ISO/OIS参考模型(法定标准)
  • TCP/IP参考模型(事实标准)
  • 5层参考模型

概念

功能

1. 数据通信
2. 资源共享：同一个计算机网络上可使用其他计算机的计算机资源的行为，可共享硬件，软件，数据
3. 分布式处理
4. 提高可靠性
5. 负载均衡

组成

1. 组成部分：硬件，软件，协议（一系列规则和约定的集合）
2. 工作方式：
   • 边缘部分：用户直接使用（C/S方式，P2P方式）
   • 核心部分： 为边缘部分服务
3. 功能组成：
   • 通信子网：实现数据通信
   • 资源子网：实现资源共享/数据处理

分类

• 按分布范围：广域网WAN,域域网MAN,局域网LAN,个人区域网PAN
• 按使用者：公用网，专用网
• 按交换技术：电路交换，报文交换，分组交换
• 按拓扑结构：总线型，星型，环型，网状型（常用于广域网）
• 按传输技术：
  • 广播式网络：共享公共通信信道
  • 点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制

分层结构

1. 实体:

   第n层中的活动元素成为n层实体,同一层的实体叫对等实体.

2. 协议:

   为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则丶标准或约定成为网络协议.(水平)

   • 语法:规定传输数据的格式
   • 语义:规定所要完成的功能
   • 同步:规定各种操作的顺序

3. 接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口

4. 服务:下层为相邻上层提供的功能调用.(垂直)

数据包含关系

SDU服务数据单元:为完成用回顾所要求的功能而应传送的数据.

PCI协议控制信息:控制协议操作的信息.

PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单元.

性能指标

速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率

连接在计算机网络的主机在数字信道上传送数据位数的速率

单位是b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s;速率换算如下

\[1Tb/s=10^3Gb/s=10^6Mb/s=10^9kb/s=10^{12} b/s \]

带宽

用来表示网络的通信线路传送数据的能力,通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率".单位是"比特每秒"

吞吐量

表示单位时间内通过某个网络(或信道丶接口)的数据量.单位b/s,kb/s,Mb/s等

时延

指数据(报文/分组/比特流)从网络(或链路)的一段传送到另一端所需的时间.也叫延迟或迟延.单位是s

• 发生时延:从发送分组的第一个比特算起,到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间.

  \[发送时延=数据长度/信道宽带(发送速率) \]

• 传播时延:取决于电磁波传播速度和链路长度

  \[传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率 \]

• 排队时延:等待输出/入链路可用

• 处理时延:检错找出口

总时延=发生时延+传播时延+排队时延+处理时延

时延带宽积

\[时延带宽积=传播时延*宽带 \]

又称以比特为单位的链路长度,即"某端链路现在有多少比特".

往返时延RTT

从发送方发送数据开始,到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据候立即发送确认)

RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多

RTT包括:

• 往返传播时延=传播时延*2
• 末端处理时间

利用率

• 信道利用率

  \[信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过时间 \]

• 网络利用率

  \[信道利用率加权平均值 \]

参考模型

ISO/OIS参考模型(法定标准)

1. 应用层:所有能和用户交互产生网络流量的程序

2. 表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)

   • 功能一:数据格式交换
   • 功能二:数据加密解密
   • 功能三:数据压缩和恢复

   主要协议:JPEG丶ASCII等

3. 会话层:向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据.这是会话,也是建立同步(SYN)

   • 功能一:建立丶管理丶终止会话

   • 功能二:使用校检点可使会话在通信失效时从校检点/同步点继续恢复通信,实现数据同步

     使用于传输大文件

     主要协议:ADSP丶ASP

4. 传输层:负责主机两个进程的通信,即端到端的通信,传输单位是报文段或用户数据报.

   • 功能一:可靠传输,不可靠传输

   • 功能二:差错控制

   • 功能三:流量控制(速度控制)

   • 功能四:复用分用

     复用:多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务.

     分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程.

     主要协议:TCP丶UDP

   以上四层皆为端到端的通信,而后面三层皆为点到点的通信

5. 网络层:主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务. 网络层传输单位是数据报.

   • 功能一:路由选择 最佳路径

   • 功能二:流量控制

   • 功能三:差错控制

   • 功能四:拥塞控制

     主要协议:IP丶IPX丶ICMP丶IGMP丶ARP丶RARP丶OSPF

6. 数据链路层:主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧.

   数据链路层/链路层的传输单位是帧.

   • 功能一:成帧(定义帧的开始和结束)

   • 功能二:差错控制 (帧错+位错)

   • 功能三:流量控制

   • 功能四:访问(接入控制)--控制对信道的访问

     主要协议:SDLC丶HDLC丶PPP丶STP

7. 物理层:主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输

   ​ 物理层传输单位是比特.

   ​ 透明传输:指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能够在链路上传送

   • 功能一:定义接口特性

   • 功能二:定义传输模式(单工,半双工,双工)

   • 功能三:定义传输速率

   • 功能四:比特同步

   • 功能五:比特编码

     主要协议:Rj45丶802.3

TCP/IP参考模型(事实标准)

与OSI参考模型对比:

相同点:1.都分层 2.基于独立的协议栈的概念 3.可以实现异构网络互联

不同点:

面向连接:分为三个阶段

1. 第一阶段:建立连接,发出一个建立连接的请求
2. 第二阶段:只有连接成功建立之后,才能开始数据传输
3. 第三阶段:当数据传输完毕,必须释放连接

面向无连接:直接进行数据传输

5层参考模型

综合了OSI和TCP/IP的优点

5层参考模型的数据封装与解封装