计算机网络学习笔记——第一章：计算机网络体系结构
作者：互联网
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第一章：计算机网络体系结构
1.1 计算机网络概述
1.1.1 概念、组成、功能和分类
1、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。简而言之，计算机网络就是一些互联的、自治的（无主从关系）计算机系统的集合。
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），有C/S方式、P2P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）；资源子网（实现资源共享/数据处理）
4、分类：
1）按分布范围分：广域网（WAN)、城域网（MAN)、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）
2）按使用者分：公用网、专用网
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（常用于广域网）
5）按传输技术分：广播式网络（共享公共通信通道）、点对点网络（分组存储转发和路由选择）
1.1.2 标准化工作及相关知识
要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通，必须遵从统一的标准。
法定标准：由权威机构制定的正式的、合法的标准。如 OSI
事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准。如 TCP/IP
1.1.3 速率相关的性能指标
1、速率
数据率或称数据传输率或比特率。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 , Gb/s , Tb/s
1Tb/s=10^3Gb/s=10^6Mb/s=10^9kb/s=10^12b/s
2、带宽
1）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。
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b/s、kb/s……
3、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 b/s
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
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。
1）发送时延=分组长度/信道宽度
2）传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
3）处理时延
4）排队时延
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
5、时延带宽积
又称以比特为单位的链路长度。即“某段链路现在有多少比特”。
时延带宽积=传播时延*带宽
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。
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
RTT包括：往返传播时延（传播时延*2），末端处理时间
7、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：信道利用率加权平均值
1.2 计算机网络体系结构与参考模型
1.2.1 分层结构、协议、接口、服务
分层基本原则：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，上层单层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。
实体：第n层中的活动单元称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
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。（水平的）
语法：规定传输数据的格式；
语义：规定所要完成的功能；
同步：规定各种操作的顺序。
接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口。
服务：下层为相邻上层提供的功能调用。（垂直的）
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。
PDU=SDU+PCI
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地软件和使件。
1.2.2 OSI参考模型
1、应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序。
协议：文件传输（FTP)、电子邮件（SMTP)、万维网（HTTP）
2、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：数据格式变换、数据加密解密、数据压缩和恢复
协议：JPEG 、ASCII
3、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。建立同步（SYN）
功能：建立、管理、终止会话；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。
协议：ADSP 、ASP
4、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：可靠传输、不可靠传输；差错控制；流量控制；复用分用。
协议：TCP 、UDP
5、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。传输单位是数据报。
功能：路由选择、流量控制、差错控制、拥塞控制
协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF
6、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。传输单位是帧。
功能：成帧（定义帧的开始和结束）、差错控制（帧错+位错）、流量控制、访问（接入）控制（控制对信道的访问）
协议：SDLC、HDLC、PPP、STP
7、物理层：主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。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：定义接口特性、定义传输模式（单工、半双工、双工）、定义传输速率、比特同步、比特编码
协议：Rj45、802.3
1.2.3 TCP、IP参考模型和5层参考模型
1、OSI参考模型与TCP/IP参考模型
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联。
不同点：OSI定义三点：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；TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次。
2、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：
参考资料：王道考研
标签：协议,功能,参考模型,第一章,计算机网络,网络体系结构,时延,1.1 来源： https://blog.csdn.net/m0_52100140/article/details/118639198