第一章概述
互联网概述
计算机网络由若干个结点和连接这些结点的链路组成（结点：计算机、集线器、交换机或路由器）
互联网组成
边缘部分：由连接在互联网上的主机组成；用户直接使用，用来进行通信和资源共享
边缘部分通信方式：客户-服务器方式（C/S）和对方式（P2P）
核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器（实现分组交换）组成
| 电路交换 | 分组交换 | 报文交换 |
|---|
| 对于计算机突发数据的传输，线路利用率不高。 | 分组从源主机到目的主机，可走不同的路径。 | 不限制报文的长度 对结点交换机的存储空间要求高 。 |
计算机网络的分类
计算机网络的定义
| 互连 | 自治 | 集合 |
|---|
| 计算机之间通过有线或无线的方式进行数据通信 | 指独立的计算机 | 至少两台计算机 |
- 书上
计算机网络是由一些通用的、可编程的硬件互连而成，而这些硬件并非专门来实现某一特定目的
不同类别的计算机网络
| 广域网WAN | 城域网MAN | 局域网LAN | 个人区域网PAN |
|---|
| 作用范围：几十到几千公里 | 范围：一个城市，5~50km | 范围：1km 用微型计算机或工作站通过高速链路 校园网或企业网 | 无线网 |
| 公用网 | 专用网 |
|---|
| 电信公司建造的大型网络 | 军队、银行 、铁路 |
计算机网络性能
-
速率
比特：计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
基本单位：bit(b)
常用单位：
8bit = 1Byte
KB =
2
10
2^{10}
210 B
MB = K
?
\cdot
? KB =
2
20
2^{20}
220 B
GB = K
?
\cdot
? MB =
2
30
2^{30}
230 B
TB = K
?
\cdot
? GB =
2
40
2^{40}
240 B 速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率
基本单位：bit/s(b/s，bps)
常用单位：
kb/s =
1
0
3
10^{3}
103 b/s
Mb/s = k
?
\cdot
? kb/s =
1
0
6
10^{6}
106 b/s
Gb/s = k
?
\cdot
? Mb/s =
1
0
9
10^{9}
109 b/s
Tb/s = k
?
\cdot
? Gb/s =
1
0
12
10^{12}
1012 b/s -
带宽
1.指某个信号具有的频带宽度
信号所包含的各种不同频率成分所占据的 频率范围
单位：赫
2.计算机网络中
表示网络中某通道传送数据的能力，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”
因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一个点所能通过的“最高数据率
”。
单位：b/s(kb/s, Mb/s, Gb/s, Tb/s) -
吞吐量
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。
吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底由多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制。 -
时延
| 发送时延 | 传播时延 | 处理时延 | 排队时延 |
|---|
主机或路由器发送数据帧所需要的时间
发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）
发送速率 = min[网卡发送速率，信道带宽，交换机或路由器的接口速率 | 电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间
传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道的传播速率（m/s） | 主机或路由器在收到分组时要花费一定时间处理 | 分组传输时经过许多路由器，要排队等候 |
-
时延带宽积
时延带宽积传=播时延 X 带宽的乘积。 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特。 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 -
往返时间RTT
在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互。
一般来说，同步地球卫星链路的往返时延较大，为240ms。 -
利用率
| 信道利用率 | 网络利用率 |
|---|
| 用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。 | 是全网络的信道利用率的加权平均。 |
-
丢包率
丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。 丢包率具体可分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等。 分组丢失主要有两种情况：
分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃；分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃；在通信量较大时就可能造成网络拥塞
计算机网络体系结构
常见的计算机网络体系结构
- OSI的七层体系结构
| OSI的七层协议 |
|---|
| 7 应用层 | | 6 表示层 | | 5 会话层 | | 4 运输层 | | 3 网络层 | | 2 数据链路层 | | 1 物理层 |
- TCP/IP的四层体系结构
| TCP/IP的四层协议 | 说明 |
|---|
| 4 应用层（各种应用层协议和TELNET，FTP，SMTP等） | 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 | | 3 运输层（TCP或UDP） | 运输层的TCP协议在享受IP协议提供的服务后，可向应用层的相应协议（例如，HTTP，SMTP等）提供可靠传输的服务。 | | 2 网际层IP | 核心协议是IP协议，它可以互连各种不同的网络接口，并给运输层的TCP协议和UDP协议提供服务。 | | 1 网络接口层 | 目的是为了可以互连各种各样的网络接口 |
- 五层协议体系的原理体系结构
| 五层协议 |
|---|
| 5 应用层 | | 4 运输层 | | 3 网络层 | | 2 数据链路层 | | 1 物理层 |
- 分层的必要性
计算机网络是个非常复杂的系统
“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题 - 专业术语
| 实体 | 协议 | 服务 |
|---|
实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
对等实体是指通信双方相同层次中的实体 | 协议是控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。 | 在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑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所提供的服务。
协议是“水平的”，服务是“垂直的”。 |
协议：
三要素：
| 语法 | 语义 | 同步 |
|---|
| 数据与控制信息的结构或格式（定义所交换信息的格式） | 即需要发出何种控制信息（定义收发双方所要完成的操作） | 事件实现顺序的详细说明（定义收发双方的时序关系） |
|