计算机网络复习（一）

计算机网络定义：

计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和数据传输的系统。

计算机网络的分类：

 a)按网络用途分：公用网和专用网

 b)按网络覆盖地域范围分：广域网（任务是长距离通信，覆盖范围几十到几千千米，是因特网的核心部分。其结点各交换机连接的链路一般是高速链路，具有较大的通信容量）、城域网（5~50km，大多采用以太网技术）、局域网（几十到几千米，局域网使用广播技术，广域网使用交换技术）、个人区域网（个人工作地方将消费电子设备用无线技术连接起来的网络，也称为无线个人区域网WPAN）。

 c)按信息传输交换方式分：电路交换网络（源、目结点间建立一条专用通路用于传输数据，包括建立连接、传输数据、断开连接三个阶段。优点：数据直接传送、传送延迟小。缺点：线路利用率低，不便于差错控制）、报文交换网络（将用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，封装成报文，通过相邻结点传输，每个报文可以选择到达目的的结点与路径。优点：充分利用线路容量，实现链路不同数据率的转换，实现一对多、多对一的访问，实现差错控制。缺点：增加资源开销、增加缓冲延迟）、分组交换网络（将数据分为较短的长度固定的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组，以存储-转发方式传输。优点：除了报文传输的优点外，缓冲区更易管理，更易于标准化，更适应应用。）

 d)按传输技术分类：广播式网络（所有联网的计算机都共享一个公共信道，当一台计算机通过共享信道发送数据时，信道内每台计算机都能收到。局域网基本都采用广播式通信技术，广域网中的无线、卫星通信网络也采用广播式通信技术）、点对点网络（每条物理线路连接一对计算机，广域网一般都是点对点网络。）

 e)按拓扑结构分类：星形、总线形、环形、网状形。

计算机硬件与软件：

 a)硬件：网络互连设备包括中继器、桥接器、路由器、协议转换器，用于网络间的互连。

 b)软件：软件包括网络体系结构、网络操作系统、网络协议软件、网络工具软件、网络编程软件、网络应用软件。

计算机网络性能：

 a)带宽：表示网络的通信线路所能传送数据的能力，单位“比特/秒”（b/s）。

 b)时延：是指数据（或者报文或分组）从网络一端传送到另一端所需要的总时间，由四部分构成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。

 发送时延：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，也称为传输时延。

 计算公式如下

                        发送时延=分组长度/信道长度

 传播时延：一个比特从一端到另一端传播所需的时间。公式如下：

                        传播时延=信道长度/电磁波在信道上传播速率

 处理时延：数据在交换结点为存储转发而进行的一系列必要处理所花费的时间。

 排队时延：分组在进入路由器后要先在输入队列中排队，在路由器确定了转发端口后，还要在输出队列中排队。

 c)时延带宽积：在第一个比特即将到达终点时，表示发送端已经发出的比特数。即：时延带宽积=传播时延*信道带宽

 d)往返时延：表示从发送端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认，总共经历的时延。

 e)吞吐量：表示单位时间内通过某网络的数据量，收到网络带宽和网络的额定速率的限制。

 f)速率：指连接在网络中的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率，单位b/s。

计算机网络体系结构与参考模型：

 体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合

 计算机网络分层原则：

   a)每一层实现相对独立的功能，降低大系统的复杂度。

   b)各层间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。

   c)各层功能的精确定义独立于现实方法，可以采用最适合的技术实现。

   d)保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。

   e)整个分层结构应能促进标准化工作。

 计算机网络的分层结构中，第n层中的活动元素通常称为n层实体。实体指任何可发送或接受信息的硬件或软件进程，通常指一个特定的软  件模块。不同机器上同一层称为对等层，同一层的实体称为对等实体。

 服务数据单元（SDU）：为完成用户所要求的功能而应传送的数据。第n层的服务数据单元称为n-SDU。

 协议控制信息（PCI）:控制协议操作的信息。第n层的协议控制信息称为n-PCI。

 协议数据单元（PDU）:对等层之间传送的数据单位称为该层的PDU。每层协议数据单元都有一个通俗的名称，物理层：比特；链路层：  帧；网络层：分组；传输层：报文。

   各层传输数据时，把从第n+1层收到的PDU作为n层的SDU

   即：n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU

计算机网络协议、接口、服务的概念

 为进行网络中数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。他控制对等实体间的通信，不对等实体间不存在协议。

 协议由语法、语义与同步组成。

 接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，每层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层次定义接口。在典型的  接口上，同一结点相邻两层实体通过服务访问点（SAP）进行交互。第n层的SAP就是第n+1层能访问第n层服务的地方。

 服务是下层为紧邻的上层提供的功能调用，也就是垂直的。上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令：

  1）请求：由服务用户发往服务提供者，请求完成某项工作。

  2）指示：服务提供者发往服务用户，指示用户做某件事。

  3）响应：由服务用户发往服务提供者，作为对指示的响应。

  4）证实：由服务提供者发往服务用户，作为对请求的证实。

  计算机网络提供的服务可按以下三种方式分类：

   1）面向连接服务与无连接服务

   2）可靠服务和不可靠服务

   3）有应答服务和无应答服务

ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型

 1.OSI参考模型

  国际标准化组织（ISO）提出的网络体系结构模型，称为开放系统互连参考模型（OSI/RM）。OSI有七层，自下而上依次是物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层。低三层统称为通信子网，完成数据的传输功能。高三层称为资源子网，相当于计算机系统，完成数据的处理等功能。

 2.TCP/IP模型

  ARPA提出TCP/IP模型，从低到高依次是：网络接口层（对应OSI参考模型中的物理层跟数据链路层）、网际层、传输层和应用层（对应OSI参考模型中的会话层、表示层、应用层）。TCP/IP由于得到广泛的应用而成为事实上的国际标准。·