计算机网络笔记 第一章 概述

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1.2 因特网概述

网络、互联网与因特网的区别与关系

• 若干节点和链路互相形成网络
• 若干网络通过路由器互连形成互联网
• 因特网是当今世界上最大的互联网

我们有时并没有严格区分互联网和因特网这两个名词，许多人口中的互联网实际上是指因特网

因特网发展的三个阶段

因特网服务提供者(Internet Service Provider, ISP)

• 任何单位或个人都可以通过ISP接入到因特网。
• 我国ISP主要有中国电信，中国移动，中国联通

因特网已经发展成为基于ISP的多层次结构的互联网络

1.3 电路交换、分组交换和报文交换

电路交换

计算机之间的数据传送是突发式的，当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率一般都会很低，线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

分组交换

报文交换

• 报文交换时分组交换的前身。
• 在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。
• 交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。
• 因此，报文交换比分组交换带来的转发延时要长很多，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

三种交换方式对比

• 若要连续传送大量的数据，并且数据传送时间远大于建立连接的时间，则使用电路交换可以有较高的传输效率，然而计算机的数据传送往往是突发式的，采用电路交换时通信线路的利用率会很低。
• 报文交换和分组交换都不需要建立连接（即预先分配通信资源），在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率。
• 将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换，比将整个报文进行报文交换的时延要小，并且还可以避免太长的报文长时间占用链路，有利于差错控制，同时具有更好的灵活性。

1.4 计算机网络的定义和分类

计算机网络的定义

• 没有精确和统一的定义
• 不同阶段，不同定义反映当时计算机网络技术的发展水平

计算机网络的分类

交换方式

使用者

传输介质

覆盖范围

拓扑结构

1.5 计算机网络的性能指标

• 比特(bit, 记为小写b)，是计算机中数据量的基本单位，一个比特就是二进制数字中的一个1或0
• 数据量的常用单位有字节（byte，记作大写B），千字节（KB），兆字节（MB），吉字节（GB）以及太字节（TB）。

速率

• 速率是指数据的传输速率（即每秒传送多少个比特），也称为数据率（Data Rate）或比特率（Bit Rate）。
• 速率的基本单位是比特/秒（bit/s，可简记为b/s，有时也记为bps，即bit per second）。速率的常用单位有千比特/秒（kb/s或kbps）、兆比特/秒（Mb/s或Mbps）、吉比特/秒（Gb/s或Gbps）以及太比特/秒（Tb/s或Tbps）。

带宽

吞吐量

• 吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量，以便获知到底有多少数据量通过网络。
• 吞吐量受网络带宽的限制。
  
  
  
  
  

时延

• 时延是指数据从网络的一端传送到另一端所耗费的时间，也称为延迟或迟延。数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成。
  

分析时延有关问题时，经常用的图解方法

• 单个分组
  

-多个分组

时延带宽积

• 时延带宽积是传播时延和带宽的乘积
  

往返时间

• 往返时间（Round-Trip time，RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端收到接收端发来的相对应的确认分组为止，总共耗费的时间。(ping命令返回的时间就是RTT)

利用率

丢包率

• 丢包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。

分组丢失主要有以下两种情况：

• 分组在传输过程中出现误码，被传输路径中的节点交换机（例如路由器）或目的主机检测出误码而丢弃
• 节点交换机根据丢弃策略主动丢弃分组

丢包率可以反映网络的拥塞状况：

• 无拥塞时延路径丢包率为0。
• 轻度拥塞时路径丢包率为1%-4%
• 严重拥塞时路径丢包率为5%-15%

1.6 计算机网络体系结构

1.6.1 常见的三种计算机网络体系结构

1.6.2 计算机网络体系结构分层的必要性

• 物理层
  

• 数据链路层
  

• 网络层
  

• 运输层

• 应用层

1.6.4 计算机网络体系结构中的专业术语

实体

• 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

• 协议是控制两个对等实体在“水平方向”进行“逻辑通信”的规则的集合。
• 协议的三要素
  语法：定义所交换信息的格式
  语义：定义通信双方所要完成的操作
  同步：定义通信双方的时序关系
  

服务

• 在协议的控制下，两个对等实体在水平方向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提供的服务。
• 协议是“水平”的，而服务是“垂直”的。
• 实体看得见下层提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。下层的协议对上层的实体是“透明”的。

• 上层要使用下层所提供的服务，必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语
• 对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元 (Protocol Data Unit, PDU)。
• 同一系统内层与层之间交换的数据包称为服务数据单元 (Service Data Unit, SDU)。