概述 ​

计算机网络的概念 ​

计算机网络：是一个将分散的、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。

这里需要注意的是，按分布范围，计算机网络里有局域网 LAN 和广域网 WAN, 其中局域网的代表以太网，以及这两种网络最重要的区分点， 局域网基于广播技术，广域网基于分组交换技术。

计算机网络性能的衡量指标 ​

速率 ​

定义：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率

单位: b/s, Kb/s, Mb/s, Tb/s

如果用字节表示，则是 B/s, KB/s, MB/s, TB/s

大写 B 是字节，小写是 b 是比特

1 Byte = 8Bit

带宽 ​

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之差，单位是赫兹（Hz）

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：“比特每秒”，b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s

也可以说是网络设备所支持的最高速度

比如说你家的电信网络是 100兆 比特，意思是，一秒内最大的传输速率是 100兆 比特。

吞吐量 ​

表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。单位是b/s, kb/s, Mb/s等

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

时延 ​

时延是指数据（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。

时延包括四大类

使用高速链路(提高网速)，只能减小发送时延，无法减少其他三个时延

时延带宽积 ​

公式：时延带宽积 = 传播时延 x 带宽

意思是链路上一共有多少比特的数据

往返时延RTT ​

发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后便立即发送确认），总共经历的时延

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。

因为时延大了，这段时间就长了，能发的数据自然就多了

RTT包括：

• 往返传播时延 = 传播时延 * 2
• 末端处理时间

利用率 ​

信道利用率 = 有数据通过时间 / 有+无数据通过时间

网络利用率 = 所有信道利用率加权求平均值

分层结构 ​

为什么要分层？分层要做什么？ ​

• 发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。
• 要告诉网络如何识别目的主机。
• 发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常。
• 发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作。
• 确保差错和意外可以解决。

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. 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现
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

概念总结 ​

• 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
• 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
• 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能
• 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
• 第 n 层在向 n+1 层提供服务时，此服务不仅包含第 n 层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
• 仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
• 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件

OSI 参考模型 ​

• 网络层、传输层、回话层、表示层、应用层，每一层都要对上一层发送的数据进行处理（加个头部）
• 数据链路层不仅需要加头部，还需要加尾部
• 物理层什么都不加，只管发送数据（比特流）

应用层 ​

用户与网络的界面，所有能和用户交互产生网络流量的程序

典型应用层服务：文件传输(FTP)、电子邮件(SMTP)、万维网(HTTP)...

表示层 ​

用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）

• 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

会话层 ​

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）

• 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

适用于传输大文件，就是在传输失败的时候，可以直接从校验点继续传输

传输层 ​

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用户数据报。

• 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

网络层 ​

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。

• 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

若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态，因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。

数据链路层 ​

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。 数据链路层/链路层的传输单位是帧

• 功能一：成帧（定义帧的开始和结束）
• 功能二：差错控制 帧错+位错
• 功能三：流量控制
• 功能四：访问（接入）控制 控制对信道的访问

物理层 ​

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输

物理层传输单位是比特

透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。

• 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

五层协议 ​

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

• 传输层 ：为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多，定义通用的传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。TCP 主要提供完整性服务，UDP 主要提供及时性服务。

• 网络层 ：为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。

• 数据链路层 ：网络层针对的还是主机之间的数据传输服务，而主机之间可以有很多链路，链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。

• 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，使数据链路层感觉不到这些差异。

TCP / IP 参考模型 ​

它只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。

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。

总结 ​