计算机网络概述

概述

互连网：泛指多个计算机网络互连而成的计算网络

互联网（因特网、Internet)：采用TCP/IP协议族作为通信规则的由全球众多网络互相连接而成的特定互连网

过去的网络结构：主干网、地区网、校园网（企业网）的三级结构

如今的网络结构：全球范围的多层次ISP结构的互联网

ISP：互联网服务提供者（中国电信、中国联通、中国移动等等）

过去ISP必须通过主干ISP连接转发，现在可以通过IXP（互联网交换点）实现ISP的直接相连

客户-服务器方式：客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户是服务请求方，服务器是服务提供方

对等连接（P2P）：不区分那一方是服务请求方和服务提供方，双方对等连接

路由器：一种实现转发收到的分组的专用计算机，也是分组交换的关键

电路交换：电路交换用于电话通信系统，两个用户要通信之前需要建立一条专用的物理链路，并且在整个通信过程中始终占用该链路。由于通信的过程中不可能一直在使用传输线路，因此电路交换对线路的利用率很低，往往不到 10%。

分组交换：采用储存转发技术，一个分组通常包含首部（目的地址和源地址等控制信息）+数据段（报文）。在同一个传输线路上同时传输多个分组互相不会影响。

报文交换：整个报文进行一个节点一个节点的转发

分组交换特点：高效（动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用）、灵活（为每一个分组独立选择最合适的路径）、迅速（以分组为单位，不先建立连接就能向其他主机发送分组）、可靠（网络协议、分布式多路由的分组交换网）

分组交换缺点：分组交换在转发过程中需要排队，这就造成了一定的时延。

速率：数据的传送速率（比特率、数据率），其单位是bit/s(bps)

带宽：计算网络中指某信道所能通过的最高数据率

吞吐量：单位时间内通过某个网络的实际数据量

发送时延（传输时延）：主机或路由器发送数据帧所需要的时间 $发送时延 = \frac{数据帧长度(bit)}{发送速率(bit/s)}$

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 $传播时延 = \frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传播速率(m/s)}$

处理时延：主机或路由器处理的时间

排队时延：分组在路由器中的排队时间

$总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延$

$时延带宽积 = 传播时延\times 带宽$ 也被称为以比特为单位的链路长度

往返时间(RTT)：$发送时间 = \frac{数据长度}{发送速率}\\ 有效数据率 = \frac{数据长度}{发送时间 + RTT}$

OSI：

TCP/IP:

它只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。

TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念，应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。

五层协议：

应用层
通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，提供数据传输服务，例如HTTP、DNS等协议。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则，数据单位是报文(message)
运输层
为两台主机中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、可靠的数据传输服务，数据单位为报文段
- 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，数据单位为用户数据报
网络层
为不同的主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层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，因此分组也被称为IP数据报（数据报）。互联网的网络层也被称为网际层或IP层
数据链路层
网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧，每一帧包含数据和必要的控制信息
物理层
考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异

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，还需要使用下面一层所提供的服务。

使用本层服务的实体只能够看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的实体是透明的。

协议是水平的，服务是垂直的。