学习进度博客之计网——第一章

加上上一周碎片化的学习，终于把计网第一章的视频学习完了。下面是我关于第一章所做的笔记。

第一部分

1、概念、组成、功能和分类

1. 概念

• 是将一个分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统

• 计算机网络是互连的、自治的计算机的集合

  • 互连：互连互通
  • 自治：无主从关系

2. 功能

• 数据通信（连通性）
• 资源共享
• 分布式处理（Hadoop...）
• 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
  • C/S
  • p2p
• 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
  • 应用层
  • 表示层
  • 会话层
• 资源子网：实现资源共享/数据处理
  • 网络层
  • 数据链路层
  • 物理层

4. 分类

1. 按分布范围

• 广域网WAN——交换技术
• 城域网MAN
• 局域网WAN——广播技术
• 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

  例：6个结点5条链路

• 环型

• 网状型——常用于广域网

5. 按传输技术分

• 广播式网络——共享公共通信信道
• 点对点网络——使用分组存储转发和路由选择机制

2、标准化工作及相关组织

1. 标准化工作

1. 分类

• 法定标准：OSI
• 事实标准：TCP/IP

2. RFC——因特网标准的形式

四个阶段

• 因特网草案
• 建议标准，这个阶段开始成为RFC文档
• 草案标准，IETF、IAB审核（2011取消）
• 因特网标准

3. 相关组织

• 国标标准化组织ISO：OSI参考模型、HDLC协议
• 国际电信联盟ITU：制定通信规则
• 国际电气电子工程师协会IEEE：学术机构、5G
• Internet工程任务组IETF：负责因特网相关标准的制定

3、速率相关的性能指标

1. 速率

速率即数据率或称为数据传输率或比特率

• 速率单位：10的三次方差

• 存储容量：2的十次方差

  • 1Byte=8bit

2. 带宽

用来表示网络的通信路线传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最高数据率。即：网络设备所支持的最高速度。单位：比特每秒、b/s，kb/s...。

• 考查发送端的速率，在链路中传播以电磁波形式，速率为2*10的8次方
• 带宽大影响的是发射进入链路的数据量，不影响传播速率

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、kb/s...

• 吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制

4、时延、时延带宽积、RTT和利用率

1. 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：s

• 包括

  • 发送时延（传输时延）：从发送第一个比特到最后一个比特发送完成。公式：数据长度/信道带宽（发送速率）

  • 传播时延：取决于电磁波传播速度和链路长度。公式：信道长度/电磁波在信道上传播速率

  • 排队时延：等待输出/入链路可用所需时间。

  • 处理时延：检错、找出口所需时间。

• 总时延等于上四总和

• 高速链路提高的是发送速率，提高带宽，减少发送时延

2. 时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽

时延带宽机又称为：以比特为单位的链路长度，即“某段链路现在有多少比特”

3. 往返时延RTT

• 从发送方发送数据（第一个比特进入信道）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

• 包括

  • 往返传播时延=传播时延*2

  • 末端处理时间

4. 利用率

• 包括
  • 信道利用率
    • 公式：有数据通过的时间/（有+无）数据通过时间
  • 网络利用率
    • 公式：信道利用率加权平均值

第二部分

1、分层结构、协议、接口、服务

1. 基本原则

• 各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
• 每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
• 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现
• 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
• 分层结构应该能促进标准化工作

2. 结构

• 实体：第n层中的活动元素称为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】

  • 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】

SDU服务数据单元：为完成用户所要求的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

2、OSI参考模型

1. 目的：支持异构网络系统的互联互通

2. 结构：

• 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
    • 数据格式变换
    • 数据加密解密
    • 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传输数据。这是会话，也是建立同步
  • 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
  • 主要协议：ADSP、ASP

• 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
      • 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教辅给上面应用层中相应的进程。
  • 主要协议：TCP、UDP

• 网络层

  • 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

    • 路由选择

      找最佳路径

    • 流量控制

    • 差错控制

    • 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。

  • 主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

• 数据链路层

  • 把网络层传下来的数据报组装成帧。数据链路层的传输单位是帧
  • 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
  • 主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

• 物理层

  • 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
  • 主要协议：Rj45,、802.3

用示会输网链物（物联网淑惠试用）

上四层端到端传输，后三层点到点传输

3. TCP、IP参考模型和5层参考模型

1. TCP/IP模型对比OSI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设计支出就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次

  • 网络层

    • OSI：无连接+面向连接
    • TCP/IP：无连接

  • 传输层

    • OSI：面向连接诶
    • TCP/IP：无连接+面向连接

    面向连接分为三个阶段。第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。

2. 5层参考模型

综合OSI和TCP/IP的优点

• 结构

  • 应用层

    • 功能：支持各种网络应用
    • 主要协议：FTP、SMTP、HTTP

  • 传输层

    • 功能：进程-进程的数据传输
    • 主要协议：TCP、UDP

  • 网络层

    • 功能：源主机到目的主机的数据分组路由与转发
    • 主要协议：IP、ICMP、OSPF等

  • 数据链路层

    • 功能：把网络层传下来的数据报组装成帧
    • 主要协议：Ethernet、PPP

  • 物理层

    • 功能：比特传输

总结

• 重点
  • 性能指标
  • 体系结构与参考模型
    • OSI参考模型
    • TCP/IP模型
    • 5层参考模型
• 次重点
  • 概念
  • 组成
    • 组成上
    • 工作方式上
    • 功能组成上
  • 功能
  • 分类