计算机网络概述

概念

计算机网络是互连的、自治的计算机集合

互连：互联互通 通信链路

自治：无主从关系

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统一工作任务的不同部分 Hadoop平台
4. 提高可靠性
5. 负载均衡

组成

1. 组成部分：硬件、软件、协议
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

分类

1. 分布范围：广域网WAN（交换技术）、城域网WAN、局域网WAN（广播技术）、个人区域网PAN
2. 使用者：公用网（三大运营商）、专用网
3. 交换技术：电路交换、报文交换、分组交换
4. 拓扑结构：总线型、星型、环型、网状型（广域网）
5. 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）

标准化工作和相关组织

标准

1. 法定标准：OSI
2. 事实标准：TCP/IP

相关组织

1. 国际标准化组织（ISO）：OSI参考模型、HDLC协议
2. 国际电信联盟（ITU）：指定通信规则
3. 国际电气电子工程师协会（IEEE）：学术机构、IEEE802系列标准、5G
4. Internet工程任务组（IETF）：负责因特网相关标准的指定 RFC

性能指标

速率

数据率或数据传输率或比特率

比特位

单位：$b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s$

速率：$1kb/s = 10^3b/s$

存储容量：$1KB=2^{10}B=1024 * 8b$

带宽

网络的通信线路传送数据的能力，通常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”

网络设备所支持的最高速度

单位：$b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s$

吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量

单位：$b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s$

时延

单位是s

• 发送时延（传输时延）：$\frac{数据长度}{信道带宽（发送速率）}$
• 传播时延：$\frac{信道长度}{电磁波在信道上的传播速率}$
• 排队时延
• 处理时延

高速链路指发送速率提高

时延带宽积

时延带宽积(bit) = 传播时延(s)* 带宽(bit/s)

又城以比特为单位的链路长度，即“某段链路现在有多少比特”

往返时延RTT

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多

RTT = 往返传播时延 + 【末端处理时间】

利用率

1. 信道利用率：$\frac{有数据通过时间}{（有+无）数据通过时间}$
2. 网络利用率：信道利用率加权平均值

分层结构

实体

协议：水平

接口

服务：垂直

概念总结

• 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
• 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
• 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能
• 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
• 相邻层之间有接口，实现细节屏蔽
• 体系结构是抽象的

7层OSI参考模型 法定标准

目的：支持异构网络系统的互联互通

4层TCP/IP参考模型 事实标准

网络接口层、网际层、传输层、应用层

5层参考模型