目录
1.1-5 性能指标（2）时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率
1.0 认识计算机网络
参考书：
《计算机网络》谢希仁
《计算机网络自顶向下方法》
1.1-1 概念和功能
一、计算机网络的概念
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。
一句话总结——计算机是互联的、自治的计算机集合。
互联：通过通信链路互联互通
自治：无主从关系
?二、计算机网络的功能
1. 数据通信
2. 资源共享：同一个计算机网络上的其他计算机可使用某台计算机的计算机资源的行为，可共享硬件、软件、数据。
3. 分布式处理：多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分
4. 提高可靠性
5. 负载均衡
三、计算机网络发展——第一阶段
?网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起，因特网是世界上最大的互联网。
四、第二阶段——三级结构
1985年起，美国国家科学基金会NSF围绕6个大型计算机中心建设计算机网络，即国家科学基金网NSFNET。
?五、第三阶段——多层次ISP结构
ISP：因特网服务提供者/因特网服务提供商，是一个向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务、和增值业务的公司，如中国电信、中国联通、中国移动等。分为主干ISP、地区ISP和本地ISP。
总结：
1.1-2 组成和分类
一、计算机网络的组成
1. 组成部分：硬件、软件、协议（一系列规则和约定的集合）
?2. 工作方式：
（1）边缘部分（端系统）：用户直接使用；①C/S方式（client&server 服务与被服务）；②P2P方式（peer to peer 对等的）
（2）核心部分（提供两个端系统之间的进程通信）：为边缘部分服务；
3. 功能组成（数据通信、资源共享）：
（1）通信子网：实现数据通信
（2）资源子网：实现资源共享/数据处理
OSI参考模型七层：
二、计算机网络的分类
1. 按分布范围分 ：广域网WAN（交换技术），城域网MAN，局域网LAN（广播技术），个人区域网PAN
2. 按使用者分：公用网，专用网
3. 按交换技术分：电路交换（占用线路），报文交换（存储转发），分组交换（存储转发）
4. 按拓扑结构分：
?5. 按传输技术分：
（1）广播式网络：共享公共通信信道
（2）点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制
总结：
*1.1-3?标准化工作及相关组织
一、标准化工作
要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通，必须遵从统一的标准。
（1）法定标准：由权威机构制定的、合法的标准 OSI标准
（2）事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准 TCP/IP
RFC（Request For Comments）——因特网标准的形式
RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段：
（1）因特网草案（Intrenet Draft）这个阶段还不是RFC文档；
（2）建议标准（Proposed Standard）从这个阶段开始成为RFC文档；
（3）草案标准（Draft Standard） IETF、IAB组织进行审核；
（4）因特网标准（Internet Standard）
二、标准化工作的相关组织
国际标准化组织ISO，贡献是建立了OSI参考模型以及HDLC协议。
国际电信联盟ITU，贡献是制定了通信规则。
电气和电子工程师协会IEEE，一个学术机构，建立IEEE802系列标准，5G标准。
Internet工程任务组IETF，负责因特网相关标准的制定，审核RFC。
总结：
1.1-4 性能指标（1）速率、带宽、吞吐量
一、速率
速率即数据率或称数据传输率或比特率。
比特：1位比特只能是1或0。
速率是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。
单位是b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s, Tb/s
速率之间转换是10的三次方，
存储容量的最小单位一般用字节Byte，转换是2的10次方，即1024，这边的单位是大写。
?二、带宽
（1）“带宽”原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。
（2）计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特/秒”，b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s。
3微秒内1Mb/s、2Mb/s链路上发生的传输过程：
?三、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。单位b/s, kb/s, Mb/s等。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
1.1-5 性能指标（2）时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率
一、时延?
指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一段传送到另一端所需的时间。也叫延迟或时延。单位是s。
时延包括：发送时延（传输时延）、传播时延、排队时延、处理时延四部分组成。?
?高速链路：指的是发送速率提高，也就是提高了带宽，减小了发送时延，但是别的不变。
二、时延带宽积
时延带宽积（bit） = 传播时延（s）?× 带宽（b/s）
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。即“某段链路现在有多少比特”。
?三、往返时延RTT
从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。
从终端查看本地与某网址RTT的方法：
?RTT越大，在确认收到之前，可以发送的数据越多。
RTT包括：往返传播时延（传播时长 × 2），末端处理时间
四、利用率
（1）信道利用率
有数据通过的时间 ÷ （有 ＋ 无）数据通过的时间
（2）网络利用率
所有信道利用率加权平均值
总结：
速率：偏向实际上传输速率
带宽：理想上达到的最高发送速率
1.2-1 分层结构、协议、接口和服务
一、为什么要分层？
例如发送文件前需要完成一系列工作：
（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活；
（2）要告诉网络如何识别目的主机；
（3）发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常；
（4）发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作；
（5）确保差错和意外可以解决；
计算机网络把大问题分成小问题。
二、怎么分层？
实体：每一层当中的活动元素；
协议：一系列的规则/约定，只有对等实体间才有协议；
接口：每两层之间的关节处叫接口；
服务：每两个层次之间所提供的，下面为上层提供服务；
?
分层的基本原则：
（1）各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能；
（2）每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少；
（3）结构上可分割开，每层都采用最合适的技术来实现；
（4）保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务；
（5）整个分层结构应该能促进标准化工作；
三、正式认识分层结构
1. 实体：第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
2. 协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（水平方向的）。
协议的三要素：
（1）语法：规定传输数据的格式（以什么形式传输，如何分割，哪个起始，哪个结束）；
（2）语义：规定所要完成的功能（规定每一段什么意思，什么功能）；
（3）同步：规定各种操作的顺序（哪个数据报先发，哪个后发）；
3. 接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口（垂直方向）。
例：第四层使用第三层的服务，并对第五层提供服务。
每一层的数据单元有着怎样的数据包含关系？
?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。（每一层要传送的数据，有含金量的部分）
PCI协议控制信息：控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位。
每一层的协议数据单元PDU成为下一层的服务数据单元SDU。
总结：
网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。
计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。
每层遵循某个/某些网络协议以完成本层功能。
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。
第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。
1.2-2 OSI参考模型（1）
计算机网络分层结构：
（1）7层OSI参考模型（法定标准）
（2）4层TCP/IP参考模型（事实标准）
通过以上两种，总结出一个5层的体系结构。
一、ISO/OSI参考模型是怎么来的？
为了解决计算机网络复杂的大问题，将它按功能分层。
一开始不同厂家有不同的体系模型，为了支持异构网络系统的互联互通，国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型。结果是虽然理论成功，但是在市场上失败了。
二、ISO/OSI参考模型
?三、ISO/OSI参考模型解释通信过程
?
1.2-3 OSI参考模型（2）
一、应用层（第七层）
所有能和用户交互产生网络流量的程序。
典型应用层服务：文件传输（FTP），电子邮件（SMTP），万维网（HTTP）...
二、表示层（第六层）
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）。
功能：
（1）数据格式变换
（2）数据加密解密
（3）数据压缩和恢复
三、会话层（第五层）
向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN）。
功能：
（1）建立、管理、终止会话
（2）使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。
适用于传输大文件。
主要协议：ADSP、ASP
四、传输层（第四层）
负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
功能：
（1）可靠传输（发送端接受到确认信息才发送下一个）、不可靠传输（发送端只发送）
（2）差错控制
（3）流量控制（发送端和接收端的速率匹配）
（4）复用分用
（复用：在发送方不同的应用进程都可以使用同一个运输层协议传送数据；
分用：接收方的运输层在剥去报文的首部后，能够把这些数据正确交付目的应用进程）
主要协议：TCP、UDP
五、网络层（第三层）
主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供服务。网络层传输单位是数据报。
数据报太长的时候就把它切割成分组。
功能：
（1）路由选择（选择合适的路由，最佳路径）
（2）流量控制（接收端接收慢时，调慢发送端）
（3）差错控制（根据规则检查纠错）
（4）拥塞控制（从全局调整，若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞）
主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
六、数据链路层（第二层）
主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
数据链路层/链路层的传输单位是帧。
功能：
（1）成帧（定义帧的开始和结束）
（2）差错控制（对帧错、位错的改正）
（3）流量控制
（4）访问（接入）控制（对信道的访问）
主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP
七、物理层（第一层）
主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理传输单位是比特。
透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
功能：
（1）定义接口特性（引脚）
（2）定义传输模式（单工、半双工、双工）
（3）定义传输速率
（4）比特同步
（5）比特编码
主要协议：Rj45、802.3
总结：
1.2-4 TCP/IP参考模型
一、OSI参考模型与TCP/IP参考模型
?OSI模型虽是法定但是推行地晚，已经被TCP/IP抢占了市场，TCP/IP现有协议栈，后总结模型。
二、OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点
1. 都分层
2. 基于独立的协议栈的概念
3. 可以实现异构网络互连
三、OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
1. OSI定义三点：服务、协议、接口
2. OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
3. TCP、IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
4.?
| ISO/OSI参考模型 | TCP/IP模型 | |
| 网络层 | 无连接+面向连接 | 无连接 |
| 传输层 | 面向连接 | 无连接+面向连接 |
面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。
四、5层参考模型
?五、5层参考模型的数据封装与解封装
?总结：
第一章总结
