计算机网络1. 概述包含计算机网络、电话网、铁路网、人体神经网络等。通讯技术 + 计算机技术 = 计算网络；是一个分

1. 概述

1.1.1 概述、组成、功能和分类

网络： 包含计算机网络、电话网、铁路网、人体神经网络等。
计算机网络： 通讯技术 + 计算机技术 = 计算网络；是一个分散的（可以跨市、跨省、跨国）、具有独立功能的计算机系统（包括Android、IOS、Windows、Mac OS、Linux），通过通讯设备（交换机和路由器）与线路（端系统与通信设备连接的介质）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。
- 总结：计算机网络是互连的、自治的计算机集合。
- 互连：互联互通，经过通信链路（同轴电缆、光纤等）
- 自治：无主从关系
计算机网络的功能：
- 数据通信（互通性）
- 资源共享（硬件、软件、数据）
- 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，Hadoop）
- 提高可靠性（计算机网络中某台主机宕机，所在的链路不能走，另外链路的主机成为它的替代机使其继续工作）
- 负载均衡（工作任务均衡分配给各台计算机，多台计算机同时工作）
计算机网络的组成：
- 组成部分：硬件（主机、链路、路由器\交换机）、软件（安装在端系统上的应用软件）、协议（计算机网络的核心，数据传输的规则）
- 工作方式：
  - 边缘部分：用户直接使用（用于通信，传输数据、视频、音频、资源共享等）
  - C/S方式
  - P2P方式
  - 核心部分：为边缘部分服务（包括路由器、网络）
- 功能组成：
  - 通信子网（实现数据通信）：网络层、数据链路层、物理层
  - 资源子网（实现资源共享/数据处理）：应用层、表示层、会话层
  - OSI 7层模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
计算机网络的分类：
- 按分布范围：
  - 广域网WAN （跨国）
  - 城域网MAN （城市内的网络）
  - 局域网WAN （1KM左右，校园网由多个局域网连接起来）
  - 个人区域网PAN （每个人在工作的地方，自己使用的电子设备，使用无线技术连接起来的网络）
- 按使用者分：
  - 公用网：中国电信等
  - 专用网：军队、政府、铁路等
- 按交换技术分：电路交换、报文交换、分组交换
- 按拓扑结构分：网状（Internet）、环型、星型（5条链路）、总线型
- 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转发机制

总结：

1.1.2 标准化工作及相关组织

标准分类：
- 法定标准 OSI（由权威机构制定的正式的、合法的标准）
- 事实标准 TCP/IP（某些公司制定的）
RFC：因特网标准的形式
标准化相关组织：
- ISO国际标准化组织（OSI参考模型、HDLC协议）
- ITU国际电信联盟（制定通信规则）
- IEEE国际电子电器工程师（学术机构、IEEE802、5G）
- IETFInternet工程任务组

总结：

1.1.3 速率、带宽、吞吐量

速率：数据率或称数据传输率或比特率
- 比特：1/0 位
- 速率，连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
- 速率单位：b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/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速率。单位是“比特每秒”，b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。 网络设备所支持的最高速度： 100M的交换机极限的传输速率是100Mb/s，交换机连接100Mb/s的网卡；在1秒内交换机往链路上传输的bit最多是100Mb
- 链路： 可以是双绞线、同轴电缆
- 带宽的最大传输速率是一个理想值

总结：带宽与传输（发送）速率成正比，与传播速率无关

吞吐量：在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。单位：b/s，kb/s，Mb/s
- 计算吞吐量： 所有链路加和

1.1.4 时延、时延带宽积、RTT和利用率

时延： 指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。也叫延迟或迟延。单位时s
时延带宽积： = 传播时延 x 带宽（发送端发送最高数据率，b/s）
- 时延带宽积又称以比特为单位的链路长度。（即某段链路有多少bit）
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，总共经历的时延
- 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（接受发对数据进行处理消耗的时间）
  - 注意：RTT不包括传输时延，只包括传播时延
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

总结：

1.2.1 分层结构、协议、接口、服务

为什么要分层？
怎么分层？
- 上层为下层服务
- 分层结构
总结

1.2.2 OSI参考模型

ISO/OSI参考模型
ISO/OSI参考模型通信过程 物理层传输比特流
应用层
- 文件传输（FTP）
- 电子邮件（SMTP）
- 万维网（HTTP）
表示层
会话层
传输层（资源子网和通信子网之间的接口）
- 负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
- 端到端通信：指运行在不同主机内两个进程之间的通信，每一个进程都会用一个（端口号）编号标识它，即进程与进程之间的通信。
- 功能：
  - 可靠传输例：发送一份文件，将文件切成报文段，一个一个的放到链路上传输；传输到接收端后，对于每一个报文段接收端都会返回发送端一个确认信息，发送端收到确认信息才能往下发送下一个报文段
  - 不可靠传输无需要建立连接，无需管数据会不会丢失，没有确认机制，直接将数据放到链路上发送
  - 差错控制发送的报文段丢失，顺序错了，传输层负责纠正这些错误
  - 流量控制发送端和接收端速度匹配问题，控制发送端的速度
  - 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。
- 协议：TCP、UDP
网络层
- 作用：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分组和数据报的关系：数据报过长时，将其切割成分组，在放到链路上传输
- 功能：
  - 路由选择发送端发送一个数据给接收端，选择最佳路径（路由器）
  - 流量控制协调发送端和接收端速度问题。控制发送端的速度
  - 差错控制发送端和接收端约定一些规则（奇偶校验）接收端根据这些规则校验数据有没有错误；若有错则纠正错误，不能纠错则扔掉；确保接收的数据是正确的
  - 拥塞控制若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞
- 主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
数据链路层
- 作用：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：
  - 成帧定义帧的开始和结束
  - 差错控制（错帧+错位）
  - 流量控制协调发送端和接收端速度问题。控制发送端的速度
  - 访问（接入）控制：（控制对信道的访问）在广播式网络中需要控制哪台主机可以占用信道（在广播式网络中，同一时间内只能有一台主机发送信息）
- 主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP
物理层把比特流转成电信号发到链路上传输
- 作用：把在物理媒体上实现比特流的透明传输。物理层传输单位式比特。
- 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：
  - 定义接口特性
  - 定义传输模式
    - 单工：同一时间只能有一个人发送，另一个人一直在接收
    - 半双工：两个人都能成为发送端和接收方，但是同时只能有一个人发送信息
    - 双工：两个人同时发送信息
  - 定义传输速率
  - 比特同步发送方发送1，接收方接收1
  - 比特编码规定什么样的电压表示1，什么电压表示0
- 主要协议：Rj45、802.3