计算机网络第一章基础概念

1.1.1概念，组成，功能，分类

计算机网络：是一个将分散的，具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统；是一个互连的，自治的计算机集合。

功能：
1.数据通信（连通性）
2.资源共享 硬件，软件，数据
3.分布式处理 多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分
4.提高可靠性 存在替代机
5.负载均衡 分布式处理效果，各计算机分工合理

组成：
组成部分：硬件，软件，协议
工作方式：边缘部分（C/S, P2P），核心部分 为边缘部分服务 网络和路由器
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:
分布范围：广域网WAN，城域网MAN，局域网LAN，个人区域网PAN
使用者：公用网（联通，移动，电信），专用网（公安，铁路，军队）
交换技术：电路交换，报文交换，分组交换
拓扑结构：总线型，星型，环形，网状型（WAN）
传输技术：广播式网络 ，点对点网络 分组存储转发和路由选择机制

1.1.2标准化工作及相关组织

要实现不同厂商的硬件，软件之间相互连通，必须遵从统一的标准

标准的分类：法定标准 OSI，事实标准 TCP/IP
RFC(Request For Comments) 因特网标准的形式

标准化工作的相关组织：
国际标准化组织IOS OSI参考模型，HDLC协议
国际电信联盟ITU 制定通行规则
国际电气电子工程师协会IEEE 学术机构，IEEE802系列标准，5G
Internet工程任务组IETF 负责因特网相关标准的指定 RFC XXXX

1.1.3速率相关的性能指标

速率:数据率，数据传输率，比特率 b/s 1kb=1e3b/s
带宽：网络设备所支持的最高速度 b/s
吞吐量：单位之间内通过某个网络(信道，接口)的数据量 b/s 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制(当前)

1.1.4时延，时延带宽积，RTT和利用率

时延:发送时延(传输时延) + 传播时延 + 排队时延 + 处理时延 s 发送时延 = 数据长度/发送速率(信道带宽为上限) 传播时延(电磁波传播速度，链路长度)
时延带宽积：传播时延s X 带宽b/s bit 以bit为单位的链路长度
往返时延RTT：从发送数据开始，带发送方收到接收方的确认为止所经过的时延 包含2*传播 时延，末端处理时间
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, 随着利用率增大，时延会急剧增大，会导致网络通塞

1.2.1分层结构，协议，接口，服务

分层基本原则：
1.每层相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
2.每层之间界面清晰，易于理解，互相交流尽可能少
3.结构上可分隔开，每层采用最合适技术实现
4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
5.整个分层结构应能促进标准化工作

协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则，标准或约定成为网络协议
接口：上层使用下层服务的入口
服务：下层为相邻上层提供的功能调用
SDU服务数据单元：每一层用户所需要传送的数据
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位
PCI + SDU = PDU

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构，是分层结构
每层都遵循某个/些网络协议完成本层功能
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
下层向上层提供的服务(相邻层才有接口，服务为该层的功能及以下层提供的服务)
下层所提供的服务的具体实现细节对上层屏蔽
体系结构是抽象的，实现是具体的，实现指能运行的一些软件和硬件

1.2.2 OSI参考模型，TCP/IP参考模型

7层OSI参考模型(物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层)
应用层：所有能与用户产生网络流量的程序(qq，微信)
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，语义) 数据格式变换，加密解 密，压缩恢复
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，建立同步(SYN)
传输层：负责主机中两个进程的通信，端到端，传输单位是报文段或用户数据报，可靠传输 TCP，不可靠传输UDP 差错控制 流量控制 复用分用
网络层：主要任务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，传输 单位是数据报 路由选择(最佳路径) 流量控制 差错控制 拥塞控制 主要协议：IP， IPX，ICMP，IGMP，ARP，RARP，OSPF
数据链路层：将网络层传下的数据报组装成帧，传输单位为帧 成帧(定义帧的开始和结束) 差 错控制 流量控制 访问(接入)控制(控制对信道的访问) 主要协议：SDLC， HDLC，PPP，STP
物理层：在物理媒体上实现比特流的透明传输，传输单位是比特 透明传输 定义接口特性，传 输模式(单工，半双工，双工)，传输速率，比特同步，比特编码 主要协议:Rj45， 802.3

4层TCP/IP参考模型(网络接口层，网络层，传输层，应用层)
OSI参考模型和TCP/IP参考模型的通信方式不同
网络层：OSI：无连接+面向连接，TCP/IP：无连接
传输层：OSI：面向连接：TCP/IP:无连接+面向连接
面向连接：建立连接，数据传输，释放连接
无连接：数据传输

5层体系结构(物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层)
5层体系结构结合了OSI和TCP/IP的优点
下三层传输属于点到点的通信，上几层传输属于端到端的通信