计算机网络学习笔记(一)-- 计算机网络概述

计算机网络学习笔记(二)-- 物理层
计算机网络学习笔记(三)-- 数据链路层
计算机网络学习笔记(四)-- 网络层
计算机网络学习笔记(五)-- 运输层

1. 互联网概述

  • 计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。计算机、集线器、交换机、路由器都可以是结点。
  • 网络与网络之间通过路由器连接成互联网。
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2. ISP

  • 互联网服务提供商 ISP 可以从互联网管理机构获得许多 IP 地址,同时拥有通信线路以及路由器等联网设备,个人或机构向 ISP 缴纳一定的费用就可以接入互联网。
  • 目前的互联网是一种多层次 ISP 结构,ISP 根据覆盖面积的大小分为主干 ISP、地区 ISP 和本地 ISP。
  • 互联网交换点 IXP 允许两个 ISP 直接相连而不用经过第三个 ISP。
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3. 互联网的组成

  1. 两大块

    • 边缘部分:所有连接在互联网上的主机(又被称为端系统),用户可以直接使用。用来进行通信和资源共享等。
    • 核心部分:由大量的网络和连接这些网络的路由器组成,用来为边缘部分的主机提供服务。
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  1. 主机间的通信方式

    • 客户-服务器方式(C/S):客户即是服务请求方,服务器是服务提供方。
    • 对等连接方式(P2P):不区分客户和服务器。
  2. 互联网核心部分

    • 路由器在核心部分起到特殊作用,任务是转发收到的分组,完成分组交换。
    1. 电路交换

      • 交换过程必须经过建立连接(占用信道资源)-- 通话(一直占用信道资源)-- 释放连接(归还通信资源)。

      • 在整个通信过程中通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。

    2. 报文交换

      • 报文交换用于邮局通信系统,邮局接收到一份报文之后,先存储下来,然后把相同目的地的报文一起转发到下一个目的地,这个过程就是存储转发过程。
    3. 分组交换

    • 分组交换使用了存储转发,但是转发的是分组而不是报文。把整块数据称为一个报文,由于一个报文可能很长,需要先进行切分,来满足分组能处理的大小。在每个切分的数据前面加上首部之后就成为了分组,首部包含了目的地址源地址等控制信息。
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4. 时延

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

  1. 发送时延

    主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

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    其中 l 表示数据帧的长度,v 表示发送速率。

  2. 传播时延

    电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间,电磁波传播速度接近光速。

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    其中 l 表示信道长度,v 表示电磁波在信道上的传播速率。

  3. 处理时延

    主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间,例如分析首部,从分组中提取数据部分等。

  4. 排队时延

    分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间,取决于网络当前的通信量。

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  5. 时延带宽积

    时延带宽积 = 传播时延 x 带宽

    链路的时延带宽积被称为以比特为单位的链路长度。

5. 计算机网络体系结构

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  1. 应用层:为特定应用程序提供数据传输服务,例如 HTTP、DNS 等。数据单位为报文

  2. 运输层:提供的是进程间的通用数据传输服务。由于应用层协议很多,定义通用的运输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议:传输控制协议 TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务数据单位为报文段;用户数据报协议 UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务数据单位为用户数据报

  3. 网络层:为主机之间提供服务,而不是像运输层协议那样是为主机中的进程提供服务。网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报封装成**分组(IP数据报)**来进行传输。

  4. 数据链路层:网络层针对的还是主机之间,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为相邻结点之间提供服务。数据链路层把网络层传来的分组封装成帧

  5. 物理层:考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使物理层上的数据链路层感觉不到这些差异。

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  • TCP/IP体系结构

    现在的 TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念,应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。

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TCP/IP 协议族是一种沙漏形状,中间小两边大,IP 协议在其中占用举足轻重的地位。

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