王道考研 计算机网络笔记 第一章:概述&计算机网络体系结构
作者:互联网
本文基于
2019 王道考研 计算机网络
: 2019 王道考研 计算机网络
个人笔记总结
后续章节将陆续更新…
目录
一、概述&计算机网络体系结构
第一章总脑图:
1. 概念、功能、组成、分类
1. 计算机网络的概念
首先来区分
网络
与计算机网络
:
- 网络包含着计算机网络,因为除此之外,还有很多其他的网络
- 计算机网络是网络的一个分支,他是通信技术与计算机技术相互结合的产物
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
- 计算机系统+通信设备+线路组成了网络的拓扑结构,只是搭了一个架子;
- 在这些端系统上安装软件才能实现资源共享和信息传递的功能
因此:计算机网络是互联
的,自治
的计算机集合
- 互联:通过通信线路实现互联互通
- 自治:端系统之间没有主从关系,相互独立,不能相互控制
2. 计算机网络功能
- 数据通信:数据可以在信道上传输,保证了不同主机间的连通信
- 资源共享:包括三大类:硬件、软件、数据资源共享
- 分布式处理:多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分(例如:Hadoop平台)
- 提高可靠性:如果某台主机宕机了,所在链路断开;另外一条链路的主机可以成为替代机,保证正常的工作
- 负载均衡:分布式处理达到的效果,使工作任务均衡的分配给各台计算机,合同工作
3. 计算机网络的组成
-
组成部分:硬件、软件、协议
-
工作方式:
- 边缘部分:用户可以直接使用的部分,分为
C/S
和P2P
两种方式 - 核心部分:为边缘部分服务
- 边缘部分:用户可以直接使用的部分,分为
-
功能组成:数据通信+资源共享
进而将计算机网络分为两大类
- 通信子网:实现数据通信
- 资源子网:实现资源共享/数据处理
OSI七层参考模型结构的划分
4. 计算机网络的分类
2. 标准化工作及相关组织
1. 标准化工作
2. 标准化工作的相关组织
- 国际标准化组织
ISO
:提出了OSI参考模型、HDLC协议 - 国际电信联盟
ITU
:执行了通信规则 - 国际电气电子工程师协会
IEEE
:是一个学术机构,提出了IEEE802系列标砖,以及对于5G提出的标准 - Internet工程任务则
IETF
:负责因特网相关标准的指定,如上图的 RFC XXXX
3. 性能指标
1. 速率
2. 带宽
带宽指的是在发送端入口位置发送数据的最高速率,而不是在链路上传播的速率,在链路上是以电磁波的方式传播
3. 吞吐量
4. 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.
时延分为四总:
-
发送时延(传输时延)
:从发送分组的第一个bit算起,到该分组的最后一个bit发送完毕所需的时间。本例中:A将10个bit的数据推送到信道上面的时间为1s,即为发送时延,发生在主机A内部
-
传播时延
:电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间,取决于电磁波的传输速度和链路长度注意:在信道上传输的是电磁波不是比特流,比特流经过一定的调制手法,使其以电磁波为载体进行传输
本例中:将数据以电磁波的形式从A传到B的时间即为传播时延,发生在信道链路上
-
排队时延
:等待输入/输入链路可用所需要的等待时间
本例中:数据已经从A通过信道输入路由器,但是此刻路由器繁忙,需要在路由器的缓存区里等待,数据在路由器内处理完毕后,数据输出的时候也需要等待一定时间,等待链路可用,这些时间即为排队时延,发生在路由器内
-
处理时延
:路由器中检错,找出口所需要的时间本例中:数据在路由器的缓冲区里等待完毕,路由器开始对其进行转发的工作;检查数据是否出错、转发、找出口所需要的时间就是处理时延,发生在路由器内
对高速链路的理解:
- 高速链路只是将发送速率(带宽)提高,并不会影响电磁波的传输速率
- 因此高速链路只减小了发送时延,传播时延不变
5. 时延带宽积
6. 往返时延RTT
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
我们可以通过ping命令测试往返时延
- RTT越大,在收到确认钱,可以发送的数据越多
- RTT = 往返传播时延(传播时延*2) + 末端处理时间
7. 利用率
4. 分层结构、协议 、接口、服务
1. 分层结构
1、为什么要分层
- 将大问题–》小问题
2、怎么分层
3、正确认识分层结构
4、概念总结
2. OSI参考模型
1. OSI参考模型的由来
- 为了解决计算机网络复杂的大问题,于事提出了分层结构,划分成一个个的小问题
- 提出了分层结构以后,各公司分别提出自己的网络体系结构;但是只有采用该公司产品的人才能使用其网络体系结构,不同的网络体系结构被对对应的公司所垄断,因此只能达到公司内部的网络通信,对所有人进行网络的互联互通十分困难
- 为了实现不同厂家网络的互联互通,将所有人都可以联系在一起,便提出了
OSI
参考模型
2. OSI参考模型通信过程
应用层
表示层
三大功能
- 数据格式交换:不同主机的编码以及表示方式不同,为了使不同的主机能够进行数据或者信息的交换,就需要表示层实现数据格式变换
- 数据加密接密:比较隐私的话题如密码等,放在链路上传输前需要在发送端对数据进行加密;到了接受端,会对数据进行接密;这样就保证了安全性
- 数据压缩和恢复:比如视频聊天,聊天图像非常大,发送端需要对其进行压缩,再传输到链路上,最后到到接受端解压缩,使图像正常呈现
会话层
传输层
网络层
分组和数据报的关系:
-
类似父与子的关系,数据包过长时,就可对其进行分隔成一个个小的分组
-
再将分组放到链路上传输,可使传输过程更加灵活,也可减小消耗损失
四大功能:
- 路由选择:选择一个最佳的路径,使分组从发送端顺利的到达接受端
- 流量控制:协调发送端与接受端的速度,如果发送端发送太快了,接受端来不及接收,就告诉发送端慢点发,就是对发送端发送速度的控制
- 差错控制:通信两节点之间约定的一些特定的规则,如:奇偶校验码。接受发会根据这个规则来检查收到的分组有没有错误,如果能够纠错就纠错;如果不能纠错就将分组丢掉;这样能确保上一层次传输层所提交的数据都是没有错误的
- 拥塞控制:和流量控制有所区别,流量控制是控制发送端的速度,拥塞控制是针对全局,宏观的来看,控制整体的速度
数据链路层
作为网络层的下层,为网络层提供服务,主要任务:
- 把网络层传下来的
数据报
组装成帧
因此数据链路层的传输单位是
帧
功能:
- 定义帧的开始和结束:数据报成帧之后会形成比较长的比特流序列,需要对这个比特流定义哪里是帧的开始哪里是帧的结束;只有这样,在接受端收到帧的时候才能提取出帧的部分,进而上交给网络层,实现下一步的解封装
- 差错控制:分为
帧错
+位错
,对于这两种错误,数据链路层都有对应的检错或者纠错的方法;如果发现差错,可能会简单的丢弃差错的帧,以免继续传送错误的帧,浪费资源;如果需要纠错,就会利用一些可靠传输协议来纠错 - 流量控制:对于发送方和接收方速度的协调问题,如果接收方的缓存不够用了,那么发送方再发来的数据就会丢弃掉;就会告诉发送方慢点发,等接收方有缓存空间了,再加快速度
- 访问(接入)控制:控制对信道的访问;当多个主机连接在同一个传播介质上,在广播式网络中,数据链路层就得解决访问接入控制的问题,控制哪台主机可以占用信道,因为在广播式网络当中,同一时间只能有一个主机在发送信息,其他主机都是出去监听的状态;所以数据链路层可以控制大家对于共享信道的访问,这是由它的特殊子层(介质访问子层)来专门处理控制的
物理层
傻瓜层,只需要将比特流转换成电信号的形式,然后放在链路上面进行传输
主要任务:在物理媒体上实现比特流的透明传输
物理媒体
可以是任何一种的物理介质,比如同轴电缆,双绞线还有无线电波登等透明传输
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:
- 定义接口特性:比如确定连接电缆的插头需要多少个引脚,每一条引脚需要如何连接
- 定义传输模式:有三种,单工、半双工、全双工
- 定义传输速率:我们常说的十兆网、百兆网,就是指发送端的发送速率/传输速率;这都是物理层可以定义的
- 比特同步:指的就是发送端发送一个1,接受端就可以接收到一个1
- 比特编码: 比如差分曼彻斯特编码,曼特斯特编码;就是规定什么是0什么是1,什么电压表示0什么电压表示1
3. TCP/IP参考模型
OSI与TCP/IP异同
相同点
- 都分层
- 基于独立的协议栈的概念
- 可以实现异构网络互连
不同点
-
OSI定义了三点:服务、协议、接口
-
OSI先出现,参考模型先于协议发明,不偏向特定协议;而TCP/IP先发明了协议,然后根据协议归纳出整个TCP/IP架构
-
TCP/IP设计之初就考虑到了异构网互联问题,将IP作为重要层次
-
网络层有IP协议,强调面向无连接,所以两个模型在网络层都有无连接通信
传输层是端到端,进程与进程之间的通信,是为了实现可靠传输而存在,需要建立连接,所以两个模型在传输层都有面向连接
4. 5层参考模型
综合了OSI和TCP/IP的优点
5层参考模型的数据封装与解封装图
标签:发送,参考模型,计算机网络,网络体系结构,时延,链路,OSI,考研 来源: https://blog.csdn.net/qq_45173404/article/details/110225464