計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-概述

網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”,即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快且起核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的兩個(gè)特點(diǎn):

1.數(shù)據(jù)通信:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間可以彼此交換信息,好像這些用戶的計(jì)算機(jī)都可以彼此連通一樣。是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的功能。

2.資源共享:可以是信息共享、軟件共享,也可以是硬件共享。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由若干結(jié)點(diǎn)和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路組成。網(wǎng)絡(luò)之間還可以通過路由器互連起來,構(gòu)成覆蓋范圍更大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),稱為互連網(wǎng),互連網(wǎng)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)。

internet(互連網(wǎng))是一個(gè)通用名詞,泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

Internet(互聯(lián)網(wǎng),因特網(wǎng))是一個(gè)專有名詞,指全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定互連網(wǎng),采用TCP/IP協(xié)議組作為通信的規(guī)則。

互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù),以及三層ISP結(jié)構(gòu)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化

所有互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都是以RFC的形式在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表的。制定互聯(lián)網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下三個(gè)階段:

1.互聯(lián)網(wǎng)草案? ? 這個(gè)階段還不能算是RFC文檔。

2.建議標(biāo)準(zhǔn)? ? 這個(gè)階段開始成為RFC文檔

3.互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)? ?

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

從工作方式上看:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為邊緣部分和核心部分。邊緣部分由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上、供用戶直接使用的主機(jī)組成,用來進(jìn)行通信和資源共享。核心部分由大量的網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成,它為邊緣部分提供連通性和交換服務(wù)。

在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)之間的通信方式可劃分為兩大類:客戶-服務(wù)器方式(C/S方式)和對(duì)等方式(P2P方式):

1.客戶-服務(wù)器方式:客戶是服務(wù)請(qǐng)求方,服務(wù)器是服務(wù)提供方。

2.對(duì)等連接方式:兩臺(tái)主機(jī)在通信時(shí)不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方哪一個(gè)是服務(wù)提供方。只要兩臺(tái)主機(jī)都運(yùn)行了 P2P 軟件,它們就可以進(jìn)行平等的、對(duì)等連接通信。

在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器,是實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵構(gòu)件,任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組,分組交換是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。

1.電路交換的主要特點(diǎn):建立連接-通話-釋放連接。是面向連接的。在通話的全部時(shí)間內(nèi),通話的兩個(gè)用戶始終占用端到端的通信資源。

2.分組交換的主要特點(diǎn):分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。通常把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個(gè)報(bào)文。在發(fā)送報(bào)文之前,先把較長的報(bào)文劃分為一個(gè)個(gè)更小的等長數(shù)據(jù)段,加上必要的控制信息組成的首部后,構(gòu)成一個(gè)分組。路由器收到一個(gè)分組,暫時(shí)存儲(chǔ)一下,檢查其首部,查找轉(zhuǎn)發(fā)表,按照首部中的目的地址,找到合適的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去,把分組交換到下一個(gè)路由器。分組在哪段鏈路上傳送才占用這段鏈路的通信資源。

三種交換的比較

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義:

資源共享觀點(diǎn)的定義:把分布在不同地點(diǎn)且具有獨(dú)立功能的多個(gè)自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來,在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件和協(xié)議的管理下,以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享為目標(biāo)的系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類:

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸技術(shù)分類:

??? 通信信道的類型:廣播通信信道和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信信道。

??? 相應(yīng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為:廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋地理范圍進(jìn)行分類:局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類:總線型、星型、環(huán)型和網(wǎng)狀形。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)使用者進(jìn)行分類:專用網(wǎng)和公用網(wǎng)。


計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

速率:網(wǎng)絡(luò)中的速率是指連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率,也稱數(shù)據(jù)率或比特率,單位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

帶寬:帶寬表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力,是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義詞,單位是“比特每秒”(bit/s 或 b/s)。

吞吐量:表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。

時(shí)延:數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的總時(shí)間??倳r(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延。

發(fā)送時(shí)延:結(jié)點(diǎn)將分組的所有比特推向傳輸鏈路所需要的時(shí)間,也就是從發(fā)送分組的第一個(gè)比特開始,到該分組的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需要的時(shí)間。

傳播時(shí)延:電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費(fèi)的時(shí)間,也就是一個(gè)比特從鏈路一端到另一端傳播所需的時(shí)間。

處理時(shí)延:主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)要花費(fèi)一定的時(shí)間進(jìn)行處理。

排隊(duì)時(shí)延:分組在進(jìn)入路由器后要先在輸入隊(duì)列中等待處理,在路由器確定了轉(zhuǎn)發(fā)接口后,還要在輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。

時(shí)延帶寬積:若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),在發(fā)送的第一個(gè)比特即將到達(dá)終點(diǎn)時(shí),表示發(fā)送端已經(jīng)發(fā)出的比特?cái)?shù)。時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延×信道帶寬。

往返時(shí)間RTT:表示發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始,到發(fā)送端收到來自接收端的確認(rèn)總共經(jīng)歷的時(shí)間。

利用率:如果令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延,D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延,U表示網(wǎng)絡(luò)利用率,那么D=D0? /(1-U)? ? 因此,信道或網(wǎng)絡(luò)的利用率過高會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)延。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

協(xié)議:為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,是水平的。明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成:

1.語法:數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

2.語義:需要發(fā)出何種控制信息,完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。

3.同步:事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

分層的好處:

1.各層之間是獨(dú)立的。

2.靈活性好。

3.結(jié)構(gòu)上可分割開。

4.易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

5.能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合就是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)是抽象的,而實(shí)現(xiàn)是具體的,是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。

具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.應(yīng)用層:應(yīng)用層的任務(wù)是通過應(yīng)用進(jìn)程間的交互來完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。應(yīng)用層的協(xié)議定義的是應(yīng)用進(jìn)程間通信和交互的規(guī)則。我們把應(yīng)用層交互的數(shù)據(jù)單元稱為報(bào)文。

2.運(yùn)輸層:運(yùn)輸層的任務(wù)是負(fù)責(zé)向兩臺(tái)主機(jī)進(jìn)程之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。運(yùn)輸層主要使用以下兩種協(xié)議:

傳輸控制協(xié)議TCP:提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),其數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文段。

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP:提供無連接的、盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?,其?shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報(bào)。

3.網(wǎng)絡(luò)層:網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),網(wǎng)絡(luò)層把運(yùn)輸船產(chǎn)生的報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成分組或包進(jìn)行傳送。在TCP/IP體系中,由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議,因此分組也叫做IP數(shù)據(jù)報(bào),或簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)報(bào)。

網(wǎng)絡(luò)層的另一個(gè)任務(wù)就是選擇合適的路由,使源主機(jī)運(yùn)輸層傳下來的分組能夠通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機(jī)。

互聯(lián)網(wǎng)是由大量的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過路由器相互連接起來的?;ヂ?lián)網(wǎng)使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是無連接的網(wǎng)際協(xié)議IP和許多路由選擇協(xié)議,因此互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層也叫網(wǎng)際層或IP層。

4.數(shù)據(jù)鏈路層:在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀,在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路上傳送幀。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息??刂菩畔⒛苁菇邮斩藱z測(cè)到所接收到的幀中有無差錯(cuò)。

5.物理層:在物理層上所傳數(shù)據(jù)的單位是比特。物理層不給數(shù)據(jù)鏈路層傳下來的幀加控制信息。

實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)

在研究開放系統(tǒng)中的信息交換時(shí),用實(shí)體表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。

協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體(或多個(gè)實(shí)體)進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。

在協(xié)議的控制下,兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議,還需要使用下面一層提供的服務(wù)。

協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則,是“水平的”。服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的,是“垂直的”。并非在一個(gè)層內(nèi)完成的全部功能都稱為服務(wù),只有那些能夠被高一層實(shí)體“看得見”的功能才稱為服務(wù)。

在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互(即交換信息)的地方,通常稱為服務(wù)訪問點(diǎn)。

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