目录

计算机网络

性能指标

速率

 宽带

吞吐量

时延

 时延带宽积

往返时延RTT

协议

7层OSI参考模型

IP地址和端口号

5层参考模型

封装和分用

封装

分用

计算机网络

将一个分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

 计算机网络是互联的，自治的集合

互联：相互连通 自治：没有主从关系，不是相互控制的

性能指标

速率

计算机网络传输信号，就是传输0/1组成的数据序列

速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传输数据位数的速率，单位是b/s,kb/s,mb/s,Gb/s,Tb/s

 

 宽带

 计算机网络中，用于描述网络的通信线路传输数据的能力，通常是网络设备支持的最高速度

吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量

时延

指数据从网络的一端传送到另外一端的时间

 时延带宽积

 时延带宽积=传播时延*带宽，也就是以bite为单位的链路长度

往返时延RTT

发送方将数据全部传入链道后开始计时，到发送方接受到了接收方发出的收到数据的指令之间的时间

往返时延RTT=2*传播时延+接收方处理并发出收到指令的时间

协议

通过计算机网络可以让多台计算机实现连接，但是处于一个网络下的计算机之间要遵守同一规则，这样才可以保证数据是可以被正确交互的。在计算机网络中，这些连接和通信的规则被称为网络通信协议，它对数据的传输格式，传输速率，传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守才可以完成数据交互

7层OSI参考模型

将计算机网络需要执行的各种功能划分开来，每层实现某种功能

7层OSI参考模型是标准化的层次结构，但是实际使用时，我们使用4/5层次结构

应用层

用户和网络产生联系的界面，就是可以和用户交互并且需要联网才可以使用的程序

涉及到的协议：万维网（HTTP），电子邮件（SMTP）等

表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表达方式

功能一：数据格式的变化（微信聊天，发一个表情包，计算机发送的是一个二进制数据，但是显示到手机上就会是表情包）

功能二：数据加密解密（聊天软件会将我们发送的数据加密，防止被恶意窃取）

功能三：数据压缩和解压缩

会话层

向另一台发送建立连接的请求并在连接上发送数据（通信管理）

功能一：建立，管理，终止会话

功能二：如果通信突然中断，在此处插入校验点，下次直接从校验点处恢复通信

传输层

负责两个进程的通信（数据传输）传输单位是报文段或用户数据报

可靠传输，不可靠传输

可靠传输：保证另一个主机是收到传输数据的（A主机给B主机发送消息之前，要建立连接，保证B主机在线；A主机给B主机发一个数据，B主机会给收到数据的反馈，A主机收到这个反馈之后才会继续传入数据）

不可靠传输：不保证另一个主机的进程一定是在运行的

传输层有两个协议，TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）

UDP是无连接通信协议，即发送信息时，发送方和接收方不需要建立逻辑连接（不可靠传输）

TCP是面向连接的通信协议，即发送信息时，发送方和接收方需要建立逻辑连接（可靠传输）

网络层

将用于传输的数据进行分组，将分组发送到目标计算机（地址管理与路由选择）

路由选择，选择最适合的一条线路进行数据传输

数据链路层

链路层是用于定义物理传输通道，通常是对某些网络连接设备的驱动协议，例如针对光纤，双绞线的驱动

将网络层传递的数据组织成帧，形成二进制序列

物理层

将数据链路层的数据放在物理媒体上传输（0，1表示电压高低）

单工：传输数据，只能有一个主机发送，一个主机接受

半双工：传输数据时，两个主机都可以发送也可以接受，但是同一时间只能有一个主机发送信息

双工：两个主机都可以传输数据（打电话）

IP地址和端口号

想要计算机可以实现通信，每一个计算机需要指定一个标识号，通过这个标识号可以指定接受或者发送数据的计算机，这个标识号称为IP地址

目前，常用的IP地址版本是IPv4，由四个字节大小的二进制表示，如：00001010000000000000000000000001，为了方便我们读取，常用10进制形式表示，将其分开，每个字节表示一个十进制数，10.0.0.1

通过IP地址可以定位到计算机，但是要想定位到计算机内的进程，还需要端口号

在计算机中，不同的应用程序通过端口号来区分，端口号用两个字节表示，范围是0-65535

5层参考模型

应用层：用户使用的各种联网使用的程序

传输层：负责两台主机的数据传输（只关注结果）

网络层：负责地址管理和路由选择

（从多种线路中选择一个线路）点到点（不一定相邻）

点到点：主机A到主机B，有两条路径，网络层负责选择出一条传输路径

数据链路层：负责设备的数据帧传输，相邻设备的传输

主机A-路由器-主机B，数据链路层负责主机A和路由器的数据传输，路由器和主机B的数据传输

物理层：负责光/电信号的传输，负责对网络通信的硬件设备（网线/网卡）的约定，例如约定网线的内部线路数，约定路由器网口的形状和尺寸等

用户在淘宝买了件衣服

应用层负责用户在淘宝下单操作的完成

传输层只关注结果，也就是快递能不能从商家那到用户手上

网络层负责规划路线，例如浙江到西安的路径就有多条，网络层负责选择其中一条线路，也就是快递公司选择传输路径的过程

数据链路层就负责浙江-山东的传输，山东-西安的传输，也就是快递小哥负责的工作

物理层就是通信过程中的硬件设备，也就是运输快递的传输方式（陆运，海运），传输工具（货车/电动车）等

从以上过程来看，每个层次将通信过程逐步细节化

传统意义上，一台路由器，主要实现物理层，数据链路层，网络层；

一台交换机，主要实现物理层，数据链路层

封装和分用

给朋友用QQ发送消息，内容为hello

封装

数据从上层传播到下层

应用层

根据QQ内部的应用层协议，将数据构造为一个应用层的协议报文

假设出一个协议报文的格式

 传输层（操作系统内核中）

根据应用层的协议报文，构造传输层的协议报文

传输层的协议有TCP和UDP

 TCP的协议报头就有好多信息，包括了发送端的端口号和接收端的端口号

网络层（操作系统内核）

将传输层的数据，构造称为网络层的协议报文

网络层的协议有：IP,ICMP,IGMP等

 IP的协议报头就有好多信息，包括了发送端的IP地址和接收端的IP地址

数据链路层（驱动程序）

在网络层数据基础上，构造数据链路层的协议报文（形成数据帧，包括帧头和帧尾）

数据链路层的协议有：以太网

帧头的信息：接下来相邻的设备地址

也就是说IP协议存储的是起点和终点（浙江，渭南）

帧头存储的信息就是（浙江，西安），随着数据的转发不断发送变化，（西安，渭南）

物理层（硬件设备）

将数据链路层的以太网数据帧（0，1组成的二进制序列）形成高低电平，通过网线进行传播；或者形成高低频的电磁波，通过无线/光纤的形式传播

分用

物理层（硬件设备）

此时，如果A，B两个主机是网线直连的，那么数据到了B的物理层

 B主机的硬件层感受得到了高低电平或者高低频信号，将其转化为0，1组成的以太网数据帧，将数据交给数据链路层

数据链路层（驱动程序）

 对以太网数据帧进行解析，去掉帧头帧尾，取出IP数据报（IP地址），将数据交给网络层

网络层（内核）

网络层协议（IP协议）对IP数据报内容进行解析，去掉IP协议报头，取出TCP数据报（端口号），交给传输层

传输层（内核）

 传输层协议（TCP协议）对数据进行解析，去掉TCP协议报头，取出TCP协议报，交给应用层

应用层（应用程序）

 调用socket API(套接字 API :程序员创建的网络编程 API)从内核读取这个数据报，按照应用层协议进行解析，根据解析结果显示到窗口

但是AB之间通常是包括路由器或者交换机的