[网络协议]第一章概述

第一章概述

我们的征程是星辰大海，而非人间烟尘，
该笔记只是自己参考，大家可以看看，别当做期末复习

• 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物

• 通信技术为计算机之间的数据传输提供了必要的手段

• 计算机技术又提高了数据通信的各种性能

• 计算机网络是指将具有独立功能的许多个计算机连接起来，按照某种协议进行通信，并通过网络操作系统进行管理实现资源共享的系统。

• 计算机网络系统的组成:

  

• 计算机网络功能：

  • 数据通信和信息服务

  • 资源共享

  • 其他功能：

    • 集中管理，避免孤岛
    • 实现协同计算
    • 实现分布式处理

• 数据通信是网络计算机网络最基本的功能。

• 分布式处理

  • 当某台计算机负担过重时，或正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，这样处理能均衡计算机的负载，提高处理问题的实时性；
  • 大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机分头处理，充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力，即增强实用性。
  • 解决复杂问题，多台计算机联合使用并构成高性能计算机体系，这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能大型计算机便宜得多。

• 资源共享

  资源”指的是网络中所有的软件、硬件、数据和信道等等资源。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。

• 计算机网络发展经历四个阶段：

  1. 以数据通信为主的初级阶段

  2. 以资源共享为主的第二阶段

  第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它与第一代计算机网络的区别在于：
  1、网络中通信双方都是具有自主处理能力的计算机，而不是终端机；
  2、计算机网络功能以资源共享为主，而不是以数据通信为主
  分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。

  3. 体系结构标准化的第三阶段

  4. 高速互连智能化的第四阶段

  高速互连的资源子网与通信子网

  • 资源子网

    作用是提供用户访问网络和处理数据的能力
    具体包括加入网络的所有的计算机、终端外设及各种软件和数据资源

  • 通信子网

    作用是提供网络的通信功能（如数据的传输与转发策略、路由的寻址等）
    具体包括通信设备与通信线路

• 计算机网络向用户提供的最重要的功能

  • 连通性
  • 共享性

• 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

• 互联网是“网络的网络”(network of networks)。

• 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

• 网络与因特网的区别：

  • 网络把许多计算机连接在一起。
  • 因特网则把许多网络连接在一起。

  

• internet 和 Internet 的区别

  以小写字母 i开始的 internet（互联网或互连网）——是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。

  以大写字母I开始的的 Internet（因特网）——是一个专用名词，它特指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则。

  人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。

• 因特网发展的三个阶段

  第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。

  第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

  第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。
  出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。

• 因特网的组成

  (1)边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。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——终端设备

  (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）——骨干网络

• 两种通信方式

  客户服务器方式（C/S 方式）

  客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

  客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

  对等方式（P2P 方式）

本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

• 因特网的核心部分

  网络核心部分是因特网中最复杂的部分。

  在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件。

  因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。

  在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。

  主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。

  路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

  路由器

  在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。

  路由器处理分组的过程是：

  1. 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
  2. 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
  3. 把分组送到适当的端口转发出去。

• 电路交换的特点

  1. 电路交换必定是面向连接的。

  2. 电路交换的三个阶段：

  建立连接
  通信
  释放连接

• 分组交换的主要特点

  先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。

  每一个数据段前面添加上首部构成分组。

  分组首部的重要性

  每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
  分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
  用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

• 主机和路由器的作用不同

  1. 主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。
  2. 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。

• 计算机网络的分类

  • 不同作用范围的网络分类 :PAN/LAN/MAN/WAN

    1. 个人区域网 PAN (Personal Area Network) （10M左右）
    2. 局域网 LAN (Local Area Network) （1KM左右）
    3. 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)（5KM~50KM）
    4. 广域网 WAN (Wide Area Network)（几十KM到几千KM）

  • 从网络的使用者进行分类：公共网和专用网

    1. 公用网 (public network) ——电信运营商出资建造的大型网络。也叫“公众网。”
    2. 专用网 (private network) ——某个部门为本单位的特殊业务工作的需要建造的网络，不向本单位以外的人提供服务。

  • 用来把用户接入到因特网的网络：AN和ISP

    1. 接入网 AN (Access Network)，是指由用户-网络接口(UNI)到业务节点接口(SNI)之间的一系列传送实体所组成的全部设施。它又称为本地接入网或居民接入网。
    2. 由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。

• 计算机网络的性能

  1. 速率

  比特：是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。

  2. 带宽

  指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

  3. 吞吐量

  表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

  4. 时延(delay 或 latency)

  传输时延（发送时延 ）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
  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的时间。

  

  总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

  5. 时延带宽积

  

  6. 利用率

  信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。

  网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

  7. 时延与网络利用率的关系

  根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
  

• OSI参考模型特性

  1. 它是一种异构系统互联的分层结构，提供了控制互联系统规则的标准框架。
  2. 它定义的是一种抽象结构，而不是具体实现的描述。不同系统上的相同层的实体称为同等层实体，同等层实体之间的通信由该层协议管理，且必须遵循。
  3. 相邻层间的接口，定义了原语操作和底层向上层提供的服务。
  4. 所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。
  5. 直接的数据传送仅在最低层实现。

• OSI七层协议模型功能

  物链网传会表应

  

• 具有五层协议的体系结构

  TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、传输层、网际层和网络接口层。

  综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。

  

• 实体、协议、服务和服务访问点的概念

  实体(entity)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，还需要使用下层所提供的服务。

  协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
  服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
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• 实体、协议、服务和服务访问点的概念

  实体(entity)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，还需要使用下层所提供的服务。

  协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
  服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
  同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。