计算机网络--网络基础

目录

一.互联网的组成

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1.互联网的边缘部分

1.1客户-服务器方式

1.2对等连接方式

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2.互联网的核心部分

2.1电路交换

 2.2分组交换

2.3报文交换 

二.计算机网络的类别        

1.按网络的作用范围进行分类

2.按网络的使用者进行分类

 3.用来把用户接入互联网的网络

三.计算机网络的性能

计算机性能特征：

1.速率

2.宽带

3.吞吐量

4.时延

5.时延宽带 

6.往返时间RTT 

7.利用率

计算机的非性能特征

四.计算机网络体系结构

 1.协议和划分层次

2.具有五层协议的体系结构

（1）应用层

（2）运输层

（3）网络层

（4）数据链路层

（5）物理层

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        开课了！计算机组成原理还没有搞懂，又开始教计算机网络了，苦啊！有没有同感的朋友，点个关注一起学习。

一.互联网的组成

                互联网的拓扑结构非常复杂，如果从其工作方式上看可以划分为两个大块：

• 边缘部分
• 核心部分

1.互联网的边缘部分

        互联网的边缘部分由所有在互联网上的主机组成，这部分用户可以直接使用的用来进行通信和资源共享。连接在互联网是的主机也称“端系统”，我们使用的电脑手机就是这类端系统。当我们进行主机之间的通信时，实际上是指运行在主机上的程序之间的通信，对于在互联网边缘端系统之间的通信方式可以分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

1.1客户-服务器方式

        客户-服务器方式是最常见的也是最传统的方式，其中客户和服务器都是通信过程中涉及到的两个应用进程，客户是服务请求方，服务器是服务提供方，在实际应用中，客户程序和服务器程序通常有如下的特点：

        客户端：

                （1）在用户调用时主动向服务器发送通信请求，所以客户程序必须要知道服务程序的地址。

                （2）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。

        服务器端：

                （1）可以提示处理多个远地或本地的客户的请求。

                （2）不需要知道客户程序的地址，但系统自启后要一直运行，等待客户程序的请求。

                （3）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。

1.2对等连接方式

        对等连接指两台主机在通信时不区分哪一个是客户程序哪一个是服务程序，主要两台主机都运行了对等连接程序。就可以实现对等通信。

2.互联网的核心部分

        互联网的核心部分要向网络边缘中的大量主机通过连通行，使得边缘部分的买一台主机都能够和其他主机通信。其中，在核心部分起特殊作用的是路由器，它是实现分组交换的关键构建，任务是转发收到的分组，下面是电路交换的基本概念：

2.1电路交换

        电路交换指必须经过类似：建立连”(占用通信资源)——>通话(一直占用通信资源)——>释放资源(归还通信资源) 三个步骤交换的方式，电路交换的一个重要特点是在通话过程中，通话的两个用户始终占用端到端的资源，但电路交换的传输效率往往很低，因为数据是突发式地出现在传输线路上，因此线路真正用来传输数据的时间不到10%甚至1%

 2.2分组交换

        相比与电路交换，分组交换则采用存储转发技术，通常我们将要发送的整块数据称为一个报文，在传输数据时，将一个报文划分几个更小的等长的数据端，然后在数据端的开头加上必要的控制信息组成的首部组成一个分组，最后传输数据

2.3报文交换 

        报文交换和分组交换类似，只不过报文交换只件报文分成一个组，然后在相邻节点传输

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二.计算机网络的类别        

        计算机网络没有精确的定义，按不同类别定义，计算机网络有不同的定义，如下：

1.按网络的作用范围进行分类

        （1）广域网WAN（Wide Area Network）:广域网的范围通常为几十到几千公里，所以也称元程网，是互联网的核心部分，主要负责数据的长途传输，所以传输速度快且容量大

        （2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）：城域网作用范围通常是一个城市，一般有5~50公里的范围

        （3）局域网LAN（Local Area Network）：局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，范围较小，在1km左右，局域网使用广泛

        （4）个人区域网PAN（Personal Area Network）：个人区域网指个人使用电子设备连接上网络的区域，通常也称无线个人区域网

2.按网络的使用者进行分类

        （1）公用网（public network）：指电信公司出资建造的大型网络，也称公众网

        （2）专用网（private network）：指某个部门为满足本单位特殊业务工作需要而创建的网络

 3.用来把用户接入互联网的网络

        这种网络叫接入网，由称本地接入网或居民接入网

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三.计算机网络的性能

        计算机网络的性能一般指几个主要的性能指标，单除了这些还有一些非性能特征也对计算机网络的性能有影响

计算机性能特征：

1.速率

        速率指数据的传输速率，也称数据率或比特率，单位为bit/s或b/s

2.宽带

        宽度有两种不同的意义：

（1）宽带本来指某个信号具有的频带宽带，信号的宽度指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围

（2）宽带也用来表示网络某数据道传输数据的能力，因此宽带表示在单位时间内网络中的某个通道能传输的最大数据率

3.吞吐量

        吞吐量表示单个时间内通过某个网络的实际数据量

4.时延

        时延是指数据从一段传输到另一端所需要的时间，是一个重要的性能指标，也叫延迟或迟延，网络中的时延由如下几个不同的部分组成：

（1）发送时延：发送时延是主机或路由器发送数据所需要的时间，就是从发送数据帧的第一比特，到该数据帧最后一比特所用的时间，发送时延的计算公式：

                                                        发送时延=数据帧长度(bit)/发送速率(b/s)

（2）传播时延：指电磁波在信道中传播一定距离所花费的时间，与传输信道的长度和信号的发送速率无关，信号传输的距离越远，传播时延越大，计算公式为：

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

（3）处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理

（4）排队时延：分组经过网络传输时，会通过许多路由器，分组在进入路由器后先在输入队列排队等待处理，在路由器确定转发接口后，还有在输出队列等待转发，因此排队时延产生

        所有数据在网络中的时延是上面四种时延之和：

                总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

        如下时这几种时延产生的地方：

5.时延宽带 

        如果将一个圆柱形管道表示链路，那管道长度代表链路的传播时延，管道的横截面积代表带宽，将传播时延和带宽相乘就得到了时延宽带

6.往返时间RTT 

        在传输过程中，A向B发送数据，如果B正确收完数据后，就会向A发送确认，在等待A收到B的确认后，B再就是数据的往下传输，因此这段确认的时间就叫往返时间

7.利用率

        利用率有信道利用率和网络利用率，信道利用率指在传输过程中某信道百分之几的时间是被使用的，完全空闲的时间利用率为0。网络利用率则是全网的信道利用率的加权平均值

计算机的非性能特征

1.费用

2.质量

3.标准化

4.可靠性

5.可扩展性和可升级性

6.易于管理和维护

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四.计算机网络体系结构

        要保证计算机的数据能在链路上通信，就要保证计算机传输数据的通道可以传输数据，还有告诉接受数据的计算机如何识别数据，同时发送数据的计算机还有确定对方计算机是否开机，能否接受数据，且通过哪个程序传输数据，如果传输的数据文本格式不兼容又要怎么解决，针对这些问题，漂亮国最先提出了系统网络体系结构，试图构建一种全世界通用的计算机互联成网的标准框架，最先使用的是开放系统互连基本参考模型，简称OSI，但实际生产中TCP/IP该体系被广泛使用

 1.协议和划分层次

        为了计算机数据可以有条不紊的进行交换，就必须事先遵守一些事先约定好的规则，这种规则明确规定了所交换但数据格式和有关的同步问题，这些为数据交换而建立的规则称为网络协议或协议，网络协议主要由三部分组成：

（1）语法：即数据与控制信息的结构或格式

（2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应

（3）同步：即事件实现顺序的信息说明

        对于复杂的计算机网络协议，其结构有关是层次式的，例如：

这种分层带来的好处：

（1）各层之间相互独立

（2）灵活性好

（3）结构上可分割

（4）易于实现和维护

（5）能促进标准工作

        计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构，也可以说计算机网络系统架构就说这个计算机及其构件所完成的功能的精确定义 

2.具有五层协议的体系结构

        OSI是七层体系结构，TCP/IP协议是四层结构，综合OSI和TCP/IP的优点，诞生了一种五层的体系结构，这三种体系结构如下：

（1）应用层

                应用层是体系结构的最高层，任务是通过应用进行进程间的交互来完成网络应用

（2）运输层

                运输层的任务复杂两台主机中进程之间的通信通过数据传输服务，运输层主要使用以下两种协议：

传输控制协议TCP——提供面向连接的，可靠的数据服务，其数据传输的单位是报文端

用户数据报协议UDP——通过无连接的，尽最大努力的数据传输服务

（3）网络层

                网络层负责为分组交换网上的不同主机通过通信服务

（4）数据链路层

（5）物理层