408---CN三轮复习---计算机网络体系结构-526互联

计算机网络概论

计算机网络的功能

1、数据通信

计算机网络最基本的功能!

2、资源共享

3、分布式处理

4、提高可靠性

5、负载均衡

计算机网络的组成

从组成部分上来看，一个计算机网络由硬件、软件、协议组成
1. 硬件组要由主机、通信链路、交换设备组成
2. 软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用工具的软件（如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序）
从工作方式上来看，计算机网络，可分为边缘部分和核心部分
1. 边缘部分由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信/资源共享
2. 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
从功能上来看,计算机网络由通信子网和资源子网组成
1. 通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成
2. 资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

计算机网络的分类

按范围分
1. 广域网(WAN) , 因特网的核心部分
2. 城域网(MAN) ，可以跨越几个街区甚至整个城市，大多采用以太网
3. 局域网(LAN)
4. 个人局域网(PAN) ，覆盖范围10m左右
按传输技术分
1. 广播式网络
2. 点对点网络
  
  每条物理线路连接一对计算机。若通信的两台主机之间没有直接连接的线路，则它们之间的分组传输就要通过中间结点进行接收、存储和转发，直至目的结点。
按拓扑划分
按交换技术分
1. 电路交换网络
2. 报文交换网络
3. 分组交换网络
这里的内容在后面会讲
按传输介质分
1. 有线网络
2. 无线网络

计算机网络性能指标

带宽
两个含义
1. 频域上的称谓
  
  在过去很长的一段时间，通信的主干线路传送的是模拟信号(即连续变化的信号)。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)
2. 时域上的称谓
  在计算机网络中，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“最高数据传输速率”的同义语，单位是比特/秒(b/s)
在“带宽”的上述两种表述中，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高

ps: 参考2023年王道模拟卷第一卷的香农定理题目
时延
1. 发送时延/传输时延 , 结点将分组的所有比特推向（传输）链路所需的时间
  发送时延=分组长度/信道宽度
2. 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，即一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间
  
  传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
3. 处理时延
  
  数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。例如，分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等。
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。路由器确定转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
时延带宽积

指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特，因此又称以比特为单位的链路长度

时延带宽积=传播时延×信道带宽
往返时延RTT

指从发送端发出一个短分组，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延
信道利用率

指出某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的

信道利用率=有数据通过时间/（有+无）数据通过时间。

计算机网络体系结构与参考模型

PDU、SUD、PCI

1、PDU 协议数据单元

对等层次之间传送的数据单位称为该层的PDU

物理层的PDU称为比特，数据链路层的PDU称为帧，网络层的PDU称为分组/数据报，传输层的PDU称为报文段

在计算机网络体系结构的各个层次中，每个报文都分为两部分：一是数据部分，即SDU;二是控制信息部分，即PCI,它们共同组成PDU

2、SDU 服务数据单元

为完成用户所要求的功能而应传送的数据

3、PCI 协议控制单元

控制协议操作的信息

实体、对等层、对等实体

实体

第n层中的活动元素通常称为第n层实体。具体来说，实体指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，通常是一个特定的软件模块。
对等层

不同机器上的同层称为对等层
对等实体

同一层的实体称为对等实体。第n层实体实现的服务为第n+1层所利用。在这种情况下，第n层称为服务提供者，第n+1层则服务于用户。

协议、接口、服务

协议

就是规则的集合。在网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵循一些事先约定好的规则。不对等实体之间是没有协议的；比如用TCP/IP协议栈通信的两个结点，结点A的传输层和结点B的传输层之间存在协议，但结点A的传输层和结点B的网络层之间不存在协议
接口

接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点,在典型的接口上，同一结点相邻两层的实体通过服务访问点(Service Access Point)SAP进行交互。

服务是通过SAP提供给上层使用的，第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层服务的地方。每个SAP都有一个能够标识它的地址

SAP是一个抽象的概念，它实际上是一个逻辑接口（类似于邮政信箱），但和通常所说的两个设备之间的硬件接口是很不一样的。
服务
1. OSI服务原语
  1. 请求
  2. 指示
  3. 响应
  4. 证实
2. 面向连接服务
  1. 在面向连接服务中，通信前双方必须先建立连接，这种服务可以分为连接建立、数据传输、链接释放三个阶段
  2. TCP
3. 无连接服务
  1. 在无连接服务中，通信前双方不需要先建立连接，需要发送数据时可直接发送，把每个带有目的地址的包（报文分组）传送到线路上，由系统选定路线进行传输
  2. IP、UDP协议
4. 可靠服务
  1. 可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制，能保证数据正确、可靠地传送到目的地。
5. 不可靠服务
  1. 不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送，而不能保证数据正确、可靠地传送到目的
    地，是一种尽力而为的服务。
  2. 对于提供不可靠服务的网络，其网络的正确性、可靠性要由应用或用户来保障。例如，用户收到信息后要判断信息的正确性，如果不正确，那么用户要把出错信息报告给信息的发送者，以便发送者采取纠正措施。通过用户的这些措施，可以把不可靠的服务变成可靠的服务。
    
    我记得23版王道模拟卷第一卷就考察了这个知识点

OSI参考模型

OSI : 开放系统互连参考模型

OSI模型低三层称为通信子网，高三层称为资源子网

OSI模型低三层是点到点的，高四层是端到端的

物理层

通信链路与通信结点的连接需要一些电路接口，物理层规定了这些接口的一些参数，如机械形状和尺寸、交换电路的数量和排列

物理层也规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征

注意，传输信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而在物理层协议下面。因此，有人把物理媒体当作第0层。
数据链路层

数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等
网络层

对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能
传输层

传输层负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务

为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理、复用分用等服务
会话层

会话层利用传输层提供的端到端的服务

会话层负责管理主机间的会话进程，包括建立、管理及终止进程间的会话。会话层可以使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信，实现数据同步。

重点就是 "同步"
表示层

使不同表示方法的数据和信息之间能互相交换，采用标准的编码形式。

数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变换功能。
应用层

最复杂的一层