计算机网络概论 | 青训营笔记

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前言

第一次深入了解计算机网络还是通过谢希仁老师主编的《计算机网络》这本书,但是当时也纯属是猪八戒吃人参果——食而不知气味,后面因为想要从一个傻逼变成一个牛逼的人,所以有了一个考研的猥琐想法,也因此好好学习了一番408,所以现在对于计算机网络也算是比较熟悉,正好趁着青训营活动,根据自己的理解,整理了一番以前的知识点,,同时查阅了相关的资料进行补充,写下了该文章以供各位同学参考。

1.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。这么一句话下来,除了知道全是考点外,可能什么也没明白,简而言之,计算机网络就是互连(互连-互联互通)的、自治(自治-无主从关系)的计算机集合。

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2.计算机网络的功能

数据通信、资源共享、分布式处理、提高可靠性、负载均衡...

3.计算机网络组成

3.1 组成部分:硬件、软件、协议

3.2 按照工作方式分类:

  1. 边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成,这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享
  2. 核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)

3.3 按照功能分类:通信子网(下三层)、资源子网(上三层)

4. 计算机网络的性能

4.1 速率

计算机发送出的信号都是数字形式的,比特(bit)来源于binary digit,意思是一个二进制数字,因此一个比特就是二进制数字的一个1或是0。

比特也是信息论中使用的信息量的单位。网络技术中的速率指的是数据的传送速率,他也称为数据率或是比特率。

4.2 带宽

带宽有两种不同的意义

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。因此表示某信道允许通过的信号频带范围就称为该信道的带宽(或通频带) 在计算机网络中,带宽用来表示网络中表示网络中某通道传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”,单位是bit/s

4.3 吞吐量

表示单位时间内通过某个网络的实际数据量。(可以用每秒传输的字节数和帧数表述)

4.4 时延

数据(一个报文或分组、甚至比特)从网络(或链路) 的一段传送到另一端所需的时间。

  1. 发送时延:是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。
  2. 传播时延:传播时延时电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
  3. 处理时延:主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理,例如分组的首部,从分组中提取数据部分,进行差错检验或查找适当的路由。
  4. 排队时延 :分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。
  5. 总时延= 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

4.5 时延带宽积

表示链路可容纳多少个比特(时延带宽积 = 传播时延 * 带宽) 这就是表明,若发送端连续发送数据,则在发送的第一个比特即将达到终点时,发送端就已经发送了20w个比特,而这20w个比特都正在链路上向前移动。因此链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

4.6 往返时间RTT

双向交互的花费时间,包括往返的传播时延。
例子:A向B发送数据。如果数据长度是100MB,发送速率是100Mbit/s,那么如果B正确收完100MB的数据后,就立即向A发送确认。再假定A只有在收到B的确认信息后,才能继续向B发送确认的时间)。(发送时间=数据长度/发送速率 = 100x2^20x8/100*10^6 = 8.39s) 如果RTT=2s,那么可以算出A向B发送数据的有效数据率比原来的100Mbit/s小了不少(有效数据率 = 数据长度/(发送时间+RTT) = 100x2^20x8/(8.39+2) = 80.7*e6 bit/s

4.7 利用率U

利用率有信道利用率和网络利用率D = D0/(1-U)

D 代表网络当前的时延
D0 表示 网络空闲时的时延

5. 网络协议三要素

  • 语法:即数据与控制信息的结构或格式
  • 语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应
  • 同步:即事件实现顺序的详细说明