网络是指“三网”,即电信网络、有线电视网络和计算机网络。发展最快且起核心作用的是计算机网络。

计算机网络最重要的两个特点:

1.数据通信:计算机网络使上网用户之间可以彼此交换信息,好像这些用户的计算机都可以彼此连通一样。是计算机网络最重要的功能。

2.资源共享:可以是信息共享、软件共享,也可以是硬件共享。

计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络之间还可以通过路由器互连起来,构成覆盖范围更大的计算机网络,称为互连网,互连网是“网络的网络”。与网络相连的计算机常称为主机。

internet(互连网)是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。

Internet(互联网,因特网)是一个专有名词,指全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网,采用TCP/IP协议组作为通信的规则。

互联网现在采用存储转发的分组交换技术,以及三层ISP结构。

计算机网络的标准化

所有互联网标准都是以RFC的形式在互联网上发表的。制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段:

1.互联网草案    这个阶段还不能算是RFC文档。

2.建议标准    这个阶段开始成为RFC文档

3.互联网标准

计算机网络的组成

从工作方式上看:计算机网络分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接在互联网上、供用户直接使用的主机组成,用来进行通信和资源共享。核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成,它为边缘部分提供连通性和交换服务。

在网络边缘的端系统之间的通信方式可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式):

1.客户-服务器方式:客户是服务请求方,服务器是服务提供方。

2.对等连接方式:两台主机在通信时不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了 P2P 软件,它们就可以进行平等的、对等连接通信。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器,是实现分组交换的关键构件,任务是转发收到的分组,分组交换是网络核心部分最重要的功能。

1.电路交换的主要特点:建立连接-通话-释放连接。是面向连接的。在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。

2.分组交换的主要特点:分组交换采用存储转发技术。通常把要发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前,先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段,加上必要的控制信息组成的首部后,构成一个分组。路由器收到一个分组,暂时存储一下,检查其首部,查找转发表,按照首部中的目的地址,找到合适的接口转发出去,把分组交换到下一个路由器。分组在哪段链路上传送才占用这段链路的通信资源。

三种交换的比较

计算机网络的定义:

资源共享观点的定义:把分布在不同地点且具有独立功能的多个自治计算机系统通过通信设备和线路连接起来,在功能完善的网络软件和协议的管理下,以实现网络中资源共享为目标的系统。

计算机网络的分类:

根据网络使用的传输技术分类:

通信信道的类型:广播通信信道和点对点通信信道。

相应的计算机网络可分为:广播式网络和点对点式网络。

根据网络所覆盖地理范围进行分类:局域网、城域网和广域网。

根据网络采用的拓扑结构进行分类:总线型、星型、环型和网状形。

根据网络使用者进行分类:专用网和公用网。

计算机网络的性能指标

速率:网络中的速率是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,也称数据率或比特率,单位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

带宽:带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力,是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义词,单位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

吞吐量:表示在单位时间内通过某个网络的数据量。

时延:数据从网络的一端传送到另一端所需要的总时间。总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。

发送时延:结点将分组的所有比特推向传输链路所需要的时间,也就是从发送分组的第一个比特开始,到该分组的最后一个比特发送完毕所需要的时间。

传播时延:电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间,也就是一个比特从链路一端到另一端传播所需的时间。

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。

排队时延:分组在进入路由器后要先在输入队列中等待处理,在路由器确定了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发。

时延带宽积:若发送端连续发送数据,在发送的第一个比特即将到达终点时,表示发送端已经发出的比特数。时延带宽积=传播时延×信道带宽。

往返时间RTT:表示发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时间。

利用率:如果令D0表示网络空闲时的时延,D表示网络当前的时延,U表示网络利用率,那么D=D0  /(1-U)   
因此,信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。

计算机网络体系结构

协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议,是水平的。明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。网络协议主要由以下三个要素组成:

1.语法:数据与控制信息的结构或格式。

2.语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。

3.同步:事件实现顺序的详细说明。

分层的好处:

1.各层之间是独立的。

2.灵活性好。

3.结构上可分割开。

4.易于实现和维护。

5.能促进标准化工作。

计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。体系结构是抽象的,而实现是具体的,是真正在运行的计算机硬件和软件。

具有五层协议的体系结构

计算机网络体系结构

1.应用层:应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层的协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。我们把应用层交互的数据单元称为报文。

2.运输层:运输层的任务是负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务。运输层主要使用以下两种协议:

传输控制协议TCP:提供面向连接的、可靠的数据传输服务,其数据传输单位是报文段。

用户数据报协议UDP:提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),其数据传输单位是用户数据报。

3.网络层:网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输船产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫做IP数据报,或简称数据报。

网络层的另一个任务就是选择合适的路由,使源主机运输层传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。

互联网是由大量的异构网络通过路由器相互连接起来的。互联网使用的网络层协议是无连接的网际协议IP和许多路由选择协议,因此互联网的网络层也叫网际层或IP层。

4.数据链路层:在两个相邻结点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息。控制信息能使接收端检测到所接收到的帧中有无差错。

5.物理层:在物理层上所传数据的单位是比特。物理层不给数据链路层传下来的帧加控制信息。

实体、协议、服务和服务访问点

在研究开放系统中的信息交换时,用实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。

在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议,还需要使用下面一层提供的服务。

协议是控制对等实体之间通信的规则,是“水平的”。服务是由下层向上层通过层间接口提供的,是“垂直的”。并非在一个层内完成的全部功能都称为服务,只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才称为服务。

在同一系统中相邻两层的实体进行交互(即交换信息)的地方,通常称为服务访问点。

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