1、计算机网络概述

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计算机网络的概述

一、网络的网络

网络把主机连接起来,而互联网是把多种不同的网络连接起来,即互联网是网络的网络,互联网是全球范围的互联网。

二、ISP

ISP即Internet Service Provider,互联网服务提供商,可以从互联网管理机构获取许多IP地址,同时拥有通信线路及路由器等互联网设备,个人或机构向ISP缴纳一定的费用就可以接入互联网。

目前互联网是一种多层次ISP结构,ISP根据覆盖面积的大小为第一层ISP、区域ISP和接入ISP。

互联网交互点IXP允许两个ISP直接相连而不经过第三个ISP。

三、主机之间的通信方式

  • 客户-服务器(C/S):客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。

  • 对等(P2P):不区分客户和服务器。

四、电路交互与分组交换

  1. 电路交换

    电路交互用于电话通信系统,两个用户要用通信之前建立一条专用的物理链路,并且整个通信过程中始终占用该链路。由于通信过程中,不可能一直在使用传输线路,因此电路交换对线路的利用率很低,往往不到10%。

  2. 分组交换

    每个分组都有首部和尾部,包含了源地址和目的地址等控制信息,在同一个传输线路上,同时传输多个分组互相不会影响,因此在同一个传输线路上允许同时传输多个分组,也就是说分组交换不需要占用传输线路。

    例如:在一个邮局通信系统中,邮局收到一份邮件后,先储存下来,然后把相同目的地的邮件一起转发到下一个目的地,这个过程就是存储转发过程,分组交互就是利用了存储转发过程。

五、时延

总时延 = 排队时延 + 处理时延 + 传输时延 + 传播时延

  • 排队时延

    分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间,取决于网络当前的通信量。

  • 处理时延

    主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间,例如分析首部,分组提取数据、进行差错校验或查找适当的路由等。

  • 传输时延

    主机或路由器传输数据帧所需要的时间

    delay = l(bit) / v(bit/s)

  • 传播时延

    电磁波在信道中传播所需要话费的时间,电磁波传播的速度接近光速

    delay = l(m) / v(m/s)

六、计算机网络体系结构

  1. 五层协议

    • 应用层: 为特定应用程序提供数据传输服务,如HTTP、DNS等协议,数据单位为报文。

    • 传输层:为进程提供通用的数据传输服务。

      由于应用层协议很多,定义通用的传输层协议可以职称不断增大的应用层协议。

      运输层包括两种协议:

      • 传输协议TCP提供面向连接、可靠服务、数据单位为报文
      • 用户数据报协议UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务、单位为用户数据报。

      TCP主要提供完整性服务,UDP主要提供及时性服务。

    • 网络层:为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报分装成分组。

    • 数据链路层:网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。

    • 物理层:考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,是数据链路层感觉不到这些差异。

  2. OSI

    其中表示层和会话层用途如下:

    • 表示层:数据压缩、加密以及数据描述,使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。
    • 会话层:建立及管理会话。

    五层协议没有表示层和会话层,而是将这些功能留给应用开发者处理。

  3. TCP/IP

    只有四层,相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层

    TCP/IP体系结构不严格遵循OSI分层概念,应用层可能会直接使用IP层或网络接口层。

  4. 数据在各层之间的传递过程

    在向下的过程中,需要添加下层协议所需要的首部或者尾部,而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。

    路由器只有下面三层协议,因为路由器位于网络核心中,不需要为进程或者应用提供服务,因此不需要传输层和应用层。