【第一章 计算机网络体系结构,标准化工作相关组织,性能指标,分层结构,OSI参考模型】
第一章 计算机网络体系结构,标准化工作相关组织,性能指标,分层结构,OSI参考模型
1.计算机网络:
(1)概念:
①计算机网络是将一个分散的、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。
②计算机网络是互连的(互连互通)、自治的(无主从关系)的计算机集合。
(2)功能:数据通信、资源共享、分布式处理、提高可靠性、负载均衡。
(3)组成:
①组成部分:硬件、软件、协议。
②工作方式:
边缘部分:用户直接使用(P2P方式、C/S方式)
核心部分:为边缘部分服务。
③功能组成:
通信子网:实现数据通信。(各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成。OSI模型的下三层)
资源子网:实现资源共享/数据处理。(实现资源共享功能的设备和软件的集合。OSI模型的上三层)
(4)分类:
①按分布范围分:广域网WAN、城域网MAN、局域网WAN、个人区域网PAN
②按使用者分:公用网(中国电信、中国联通)、专用网(军队、政府)
③按交换技术分:电路交换、报文交换、分组交换。
④按拓扑结构分:总线型、星型、环型、网状型
⑤按传输技术分:广播式网络(共享公共通信信道)、点对点网络(使用分组存转发和路由选择机制)
2.标准化工作相关组织:
国际标准化组织ISO:OSI参考模型、HDLC协议
国际电信联盟ITU:制定通信规则
国际电气电子工程师协会IEEE:学术机构、IEEE802系统标准、5G
Internet工程任务组IETF:负责因特网相关标准的制定 RFC XXXX
3.性能指标:
(1)速率:
①速率即数据率或称数据传输率或比特率。
②连接在计算机网路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。
(2)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只差,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“比特每秒”,b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s。
(3)吞吐量:
①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、Gb/s等。
②吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
(4)时延:
①时延指数据(报文/分组/比特流)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间,也叫延迟或迟延。单位是s。
②时延包含:发送时延、传播时延、排队时延、处理时延。
A.发送时延:从发送分组的第一个比特算起,到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延=数据长度/信道带宽(发送速率)
B.传播时延:取决于电磁波传播速度和链路长度。传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率。
C.排队时延:等待输出输入链路可用。
D.处理时延:检错,找出口。
(5)时延带宽积:
①时延带宽积=传播时延X带宽
②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”(容量)。
(6)往返时延RTT:
①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。
②RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多。
③RTT主要包括传播时延*2.
(7)利用率:
①信道利用率:有数据通过时间/(有+无)数据通过时间
②网络利用率:信道利用率加权平均值
4.分层结构:
(1)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结构上可以分开。每层都使用最合适的技术实现。
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。
(2)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。
(3)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)
①语法:规定传输数据的格式。
②语义:规定所要完成的功能。
③同步:规定各种操作的顺序。
(4)接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口。
(5)服务:下层为相邻上层提供的功能调用。(垂直)
(6)PDU=PCI+SDU
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。
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。
5.OSI参考模型:
(1)应用层:
①所有能和用户交互产生网络流量的程序。
②典型应用层服务:文件传输(FTP)、电子邮件(SNMP)、万维网(HTTP)
(2)表示层:
①用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
②功能一:数据格式变换。
功能二:数据加密解密。
功能三:数据压缩和恢复。
(3)会话层:
①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)。
②功能一:建立、管理、终止会话。
功能二: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。
(4)传输层:
①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者用户数据报。
②功能一:可靠传输、不可靠传输。
功能二:差错控制。
功能三:流量控制。
功能四:复用分用。
复用:多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。
分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
(5)网络层:
①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通信服务。网络层传输单位是数据报。
②功能一:路由选择
功能二:流量控制
功能三:差错控制
功能四:拥塞控制
③ 主要协议:IP、IPX、ARP、OSPF
(6)数据链路层:
①主要任务就是把网络层传下来的数据报组装成帧。传输单位是帧。
②功能一:成帧(定义帧的开始和结束)
功能二:差错控制
功能三:流量控制
功能四:访问(接入)控制,控制对信道的访问
③主要协议:PPP、SDLC
(7)物理层:
①主要任务是在物料媒体上实现比特流的透明传输,传输单位是比特。
②透明传输:不管所传数据是什么样的比特组合,都应当在链路上传送。
③功能一:定义接口特性
功能二:定义传输模式(单工、半双工、双工)
功能三:定义传输速率
功能四:比特同步
功能五:比特编码
④主要协议:RJ45、802.3
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