計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(Overview)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算和通訊技術(shù)的一種融合。計(jì)算機(jī)已將計(jì)算、通訊和控制(Computing, Communication and Control)三位一體，它不再僅僅是一個(gè)計(jì)算工具，更是一個(gè)通訊和控制的平臺(tái)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

• 第一代：遠(yuǎn)程終端連接
• 第二代：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng))
• 第三代：網(wǎng)絡(luò)互連(廣域網(wǎng)，Internet)
• 第四代：信息高速公路

互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段

• 第一階段：ARPANET(當(dāng)時(shí)只是單個(gè)的分組交換網(wǎng))向互連網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程。
• 第二階段：建成了三級(jí)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)
• 第三階段：形成了多層次的ISP結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)

計(jì)算機(jī)發(fā)展過(guò)程中的四個(gè)定律

• 硬件發(fā)展的摩爾定律：每18個(gè)月CPU的處理速度就會(huì)加倍
• 貝爾定律：如果保持性能不變，每18個(gè)月器件的價(jià)格或者體積就會(huì)減半
• 計(jì)算和帶寬效應(yīng)的麥特卡夫定律：有更多的用戶上網(wǎng)，所以這個(gè)“網(wǎng)”創(chuàng)造的價(jià)值越來(lái)越大
• 吉爾德定律預(yù)測(cè)：在未來(lái)的25年，主干網(wǎng)的帶寬將每6個(gè)月增加1倍。其增長(zhǎng)速度超過(guò)摩爾定律預(yù)測(cè)的CPU增長(zhǎng)速度的三倍。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的概念及其應(yīng)用

三網(wǎng)融合：電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。三網(wǎng)融合不是三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而主要指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。四網(wǎng)融合再加上電網(wǎng)，電力光纖入戶。

互連網(wǎng)：把多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器連接在一起。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：是通過(guò)同一種技術(shù)相互連接起來(lái)的一組自主計(jì)算機(jī)的集合。

Internet是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是由多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。Internet也是全球唯一的、使用TCP/IP協(xié)議的由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)構(gòu)成的開(kāi)放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

Web是運(yùn)行在Internet之上的一個(gè)分布式系統(tǒng)。

Internet只是互連網(wǎng)中最大的一個(gè)，但并不是全球唯一的互連網(wǎng)絡(luò)，例如在歐洲，跨國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就有“歐盟網(wǎng)”（Euronet）,“歐洲學(xué)術(shù)與研究網(wǎng)”（EARN），“歐洲信息網(wǎng)”（EIN），在美國(guó)還有“國(guó)際學(xué)術(shù)網(wǎng)”（BITNET），世界范圍的還有“飛多網(wǎng)”（全球性的BBS系統(tǒng)）等。

應(yīng)用：電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、開(kāi)放教育、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)爭(zhēng)等

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

物理結(jié)構(gòu)上看：

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(用戶端設(shè)備)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)(傳輸/交換設(shè)備和鏈路)、網(wǎng)絡(luò)軟件

• 終端設(shè)備：主機(jī)(host)、端系統(tǒng)
• 通信鏈路：電纜、光纖、無(wú)線、衛(wèi)星……
• 交換設(shè)備：路由器(轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包)

[圖片上傳失敗...(image-d42828-1521810439437)]

工作方式(邏輯)上看：

[圖片上傳失敗...(image-14646f-1521810439438)]

邊緣部分(端系統(tǒng))：由所有連接在Internet上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的
* 端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序間的通信方式：Client/Server(發(fā)送郵件、查閱資料)、Peer-to-Peer(比如QQ聊天、迅雷下載、在線影視等)
[圖片上傳失敗...(image-4e79a7-1521810439438)]
[圖片上傳失敗...(image-6cc5d0-1521810439438)]

核心部分：由大量的網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的。

交換：把一條一條的電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使他們連通起來(lái)。從通信資源的分配角度來(lái)看，就是按照某種方式動(dòng)態(tài)的分配傳輸線路的資源。

• 電路交換(面向連接)：電話網(wǎng)為代表，每次呼叫采用固定路徑。
  • 必須經(jīng)歷建立連接->通話->釋放連接三個(gè)步驟。
  • 通話的全部時(shí)間內(nèi)，通話的兩個(gè)用戶始終占用端到端的通信資源。
  • 連接方式
    • 兩部電話機(jī)：一對(duì)電線
    • N部電話機(jī)，無(wú)交換需N(N-1)/2
    • 使用交換機(jī)：電話機(jī)數(shù)量增多時(shí)使用交換機(jī)完成全網(wǎng)的交換任務(wù)
• 報(bào)文交換：整個(gè)報(bào)文先傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，全部存儲(chǔ)下來(lái)后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。
• 報(bào)文交換：完整的報(bào)文以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)。
• 分組交換(存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā))：因特網(wǎng)為代表，每個(gè)數(shù)據(jù)包單獨(dú)選擇路由傳輸。
  • 在發(fā)送端把一個(gè)報(bào)文(要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)message)劃分為一個(gè)個(gè)等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)段
    • 在每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面加上首部header之后構(gòu)成分組(packet，也叫包)。
    • 依次把各分組發(fā)送到接收端
    • 接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文
  • 路由器的處理過(guò)程
    1. 把收到的分組放入緩存
    2. 查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找到某個(gè)目的地址對(duì)應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)
    3. 把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去
  • 優(yōu)點(diǎn)
    • 高效：動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路逐段占用
    • 靈活：以分組為傳送代為查找路由
    • 迅速：不必先建立連接就能想其他主機(jī)發(fā)送分組
    • 可靠：保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，分布式的路由選擇協(xié)議有很好的生存性
  • 問(wèn)題
    • 分組在各節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，會(huì)造成一定的時(shí)延
    • 分組必須攜帶的首部也帶來(lái)一定的開(kāi)銷

[圖片上傳失敗...(image-abb4-1521810439438)]

從功能結(jié)構(gòu)上看

• 通信子網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的設(shè)備及軟件的集合
  • 通信設(shè)備
  • 通信協(xié)議
  • 通信控制軟件等
• 資源子網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)資源共享功能的設(shè)備及軟件的集合
  • 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器
  • 用戶計(jì)算機(jī)
  • 網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

按照網(wǎng)絡(luò)的作用范圍

• 廣域網(wǎng)(Wide Area Network)

  • 覆蓋范圍通常為幾十到幾千公里，一個(gè)國(guó)家、地區(qū)，或幾個(gè)洲，也稱遠(yuǎn)程網(wǎng)。
  • 組成
    • 主機(jī)
    • 通信子網(wǎng)：通信線路連接交換節(jié)點(diǎn)，往往是電信部門提供的公共通信網(wǎng)。
  • 一般是點(diǎn)到點(diǎn)，一條通信線路只連接一對(duì)結(jié)點(diǎn)，一端的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)只有唯一的另一端節(jié)點(diǎn)接收。分組從源結(jié)點(diǎn)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到目的結(jié)點(diǎn)要經(jīng)過(guò)多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。
  • 多使用分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)分隔為若干個(gè)包，通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式逐個(gè)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)去。
  • 連接廣域網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的鏈路一般都是高速鏈路，具有較大的通信容量。

• 局域網(wǎng)(Local Area Network)

  • 地理上局限在較小的范圍
  • 一般用微信計(jì)算機(jī)或工作站通過(guò)高速通信線路相連
  • 連接速率高，目前可達(dá)10Gbps——萬(wàn)兆以太網(wǎng)

• 城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network)：幾個(gè)街區(qū)或一個(gè)城市。

  • 作用距離為5~50km，規(guī)模介于LAN和WAN之間。
  • 公共網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)，面向多用戶提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多業(yè)務(wù)的傳輸服務(wù)
  • 最著名的城域網(wǎng)的例子是有線電視網(wǎng)。
    • 有線電視網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)氖悄M信號(hào)；一個(gè)信道分成若干個(gè)頻段，播放不同的電視頻道節(jié)目。
    • 數(shù)據(jù)通信則網(wǎng)絡(luò)要改造成雙向的
  • LAN功能的不斷提高和WAN技術(shù)的發(fā)展，他們都廣泛的滲透和應(yīng)用到MAN領(lǐng)域
    • LAN的滲透：迅速發(fā)展的以太網(wǎng)技術(shù)從LAN擴(kuò)展到MAN領(lǐng)域。千兆位、萬(wàn)兆位以太網(wǎng)是MAN可以使用的技術(shù)。
    • WAN的滲透：WAN中使用的同步光纖網(wǎng)\同步數(shù)字分級(jí)結(jié)構(gòu)SONET\SDH，波分多路復(fù)用WDM和異步傳輸模式ATM技術(shù)以及LAN中的光纖分布數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FDDI技術(shù)也都是MAN常常選用的技術(shù)。

[圖片上傳失敗...(image-6d2128-1521810439438)]

• 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN(Personal Area Network)：個(gè)人工作的地方屬于個(gè)人使用的電子設(shè)備用無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，也叫無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPAN(Wireless PAN)。

WAN與LAN的比較

1. LAN只有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路層如何解決共享信道的多點(diǎn)接入控制，而WAN通信協(xié)議結(jié)構(gòu)還要加上網(wǎng)絡(luò)層，重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)層，除了上述的分組轉(zhuǎn)發(fā)外，還有路由選擇問(wèn)題。
2. LAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话惚容^單純規(guī)整；而WAN比較復(fù)雜，多為網(wǎng)狀和樹(shù)形或者他們的混合。
3. WAN常采用多路復(fù)用技術(shù)，提高傳輸線路的利用率；LAN不使用。

按傳輸技術(shù)分

• 廣播式網(wǎng)絡(luò)：LAN、WAN中的無(wú)線，衛(wèi)星通信網(wǎng)
• 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)：是否使用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇機(jī)制是它與廣播式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各種設(shè)備通過(guò)傳輸介質(zhì)互相連接，形成的物理布局。
[圖片上傳失敗...(image-fac177-1521810439438)]

• 星型
  • 簡(jiǎn)單延遲小
  • 成本高
  • 中心節(jié)點(diǎn)對(duì)故障敏感
• 總線型
  • 簡(jiǎn)單，節(jié)省線路
  • 重負(fù)載效率低
• 環(huán)形
• 網(wǎng)狀
  • 可靠性高
  • 復(fù)雜

按使用者分

• 公用網(wǎng)：電信公司出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)，所有愿意按電信公司的規(guī)定繳納費(fèi)用的人都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)。
• 專用網(wǎng)：為滿足某個(gè)部門或單位特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)接入方式

局域網(wǎng)接入

1. 局域網(wǎng)通過(guò)路由器連接到Internet，LAN用戶通過(guò)雙絞線連接電腦網(wǎng)卡和交換機(jī)/路由器接口，即可通過(guò)局域網(wǎng)接入Internet。
2. 小區(qū)寬帶接入：FTTx+LAN，實(shí)現(xiàn)千兆到小區(qū)(大樓)中心交換機(jī)，中心交換機(jī)和樓道交換機(jī)以百兆光纖或五類雙絞線相連，樓道內(nèi)采用綜合布線，實(shí)現(xiàn)不同速率寬帶接入，提供高速局域網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

| 英文簡(jiǎn)稱 | 全拼 | 翻譯 |
| :-------- | ----:----| :------: |
| FTTC | Fiber To The Curb | 光纖到路邊 |
| FTTZ | Fiber To The Zone | 光纖到小區(qū) |
| FTTB | Fiber To The Building | 光纖到大樓 |
| FTTH | Fiber To The Home| 光纖到家庭 |
| FTTD | Fiber To The Desktop | 光纖到桌面 |
| FTTP | Fiber To The Premise | 光纖到所在地 |

電話撥號(hào)接入

[圖片上傳失敗...(image-76134-1521810439438)]

• 窄帶接入方式：經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器和普通模擬電話線與公用交換電話網(wǎng)連接。速率不超過(guò)56Kbps
• 經(jīng)過(guò)專用終端設(shè)備和數(shù)字電話線，與綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(Integrated Service Digital Network,ISDN)連接。

數(shù)字用戶線路(Digital Subscriber Line,DSL)接入

基于普通電話線的寬帶技術(shù)，在同一銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語(yǔ)音信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)并不通過(guò)電話交換機(jī)設(shè)備，并且不需要撥號(hào)，一直在線，屬于專線上網(wǎng)方式。DSL包括非對(duì)稱數(shù)字用戶線路ADSL(Asymmetric DSL, 下行速率8Mb/s，上行速率1Mb/s)、速率自適應(yīng)數(shù)字用戶線路RADSL(Rate Automatic DSL)、高速率數(shù)字用戶線路HDSL(High-speed DSL)、高速數(shù)字用戶線路VDSL(Very-high-bit-rate DSL,最大下行速率55Mbps，上行速率19.2Mbps)

[圖片上傳失敗...(image-a42ff0-1521810439438)]

有線電視的線纜接入

• 基于有線電視的線纜調(diào)制調(diào)節(jié)器(Cable Modem)接入方式可達(dá)到下行8Mb/s、上行2Mb/s的高速率接入。
• 基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的高速互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)有兩種信號(hào)上行信號(hào)傳送方式
  • 通過(guò)CATV(Community Antenna Television)網(wǎng)絡(luò)本身采用上下行信號(hào)分頻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)
  • 通過(guò)CATV網(wǎng)傳送下行信號(hào)，通過(guò)普通電話線路傳送上行信號(hào)

[圖片上傳失敗...(image-8a12ab-1521810439438)]

光纖接入(OAN: Optical Access Network)

• 光纖傳輸技術(shù)：本地交換局和用戶之間全部或部分采用光纖傳輸通信系統(tǒng)
• 光纖到戶FTTH方式將光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在用戶處
• 光纖具有寬帶、遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)接入網(wǎng)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)

[圖片上傳失敗...(image-4d736f-1521810439438)]

WLAN無(wú)線局域網(wǎng)接入

• 使用無(wú)線射頻(RF)技術(shù)越空收發(fā)數(shù)據(jù)，減少使用的電線連接
• 一般作為已存在有線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)補(bǔ)充方式，裝有無(wú)線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線手段方便接入互聯(lián)網(wǎng)
• WIFI(Wireless Fidelity): IEEE 802.11

無(wú)線網(wǎng)接入

• Bluetooth：短距離的無(wú)線通訊技術(shù)
• WiMax：寬帶無(wú)線接入
• 2.5G移動(dòng)通信技術(shù)：通過(guò)GPRS(General Packet Radio System)或CDMA(Code-Division Multiple Access)接入
• 3G：將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)
• 4G第四代移動(dòng)通信技術(shù)：3G與WLAN于一體

衛(wèi)星接入

• 利用寬帶衛(wèi)星的雙向傳輸
• 利用衛(wèi)星的高速下載和地面反饋的外交互方式

小結(jié)

[圖片上傳失敗...(image-99b50-1521810439438)]

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作組織

• Internet標(biāo)準(zhǔn)以RFC(Request For Comments)文檔形式發(fā)布
• ISO：OSI七層協(xié)議
• ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟)：遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)
• IEEE:802標(biāo)準(zhǔn)

ISP和骨干網(wǎng)

ISP(Internet Service Provider)：進(jìn)行商業(yè)活動(dòng)的公司，用戶付費(fèi)享受相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

[圖片上傳失敗...(image-7c828a-1521810439438)]

骨干網(wǎng)：把城市之間連接起來(lái)的網(wǎng)，是國(guó)家批準(zhǔn)可以直接和國(guó)外連接的互聯(lián)網(wǎng)。其他有接入功能的ISP通過(guò)骨干網(wǎng)連到國(guó)外。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1. 速率：連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳輸數(shù)據(jù)的速率，單位為b/s,Kb/s,Mb/s,Gb/s等，往往指額定速率或標(biāo)稱速率
2. 帶寬(Bandwidth)：本來(lái)信號(hào)具有的頻帶寬度，單位Hz。現(xiàn)在為數(shù)字信道所能傳送的最高數(shù)據(jù)率，單位是b/s。
   • 數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化：在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄

[圖片上傳失敗...(image-3a31ba-1521810439438)]

3. 時(shí)延(Delay或Latency)
   4. 發(fā)送時(shí)延(Transmission Delay)：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需的時(shí)間。從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度/信道帶寬
   5. 傳播時(shí)延(Propagation Delay)：電磁波在信道中在信道中傳播一定的距離需要花費(fèi)的時(shí)間。傳播時(shí)延=信道長(zhǎng)度/電磁波在新島上的傳播速率
   6. 處理時(shí)延：交換節(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行的一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間
   7. 排隊(duì)時(shí)延：節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延。
   8. 總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延
   9. 對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。提高發(fā)送速率僅僅減少的是發(fā)送時(shí)延。
   10. “光纖信道的傳輸速率高”其實(shí)是指以很高的速率向光纖信道發(fā)送數(shù)據(jù)，而光纖的傳播速率實(shí)際上比銅線還要低。

[圖片上傳失敗...(image-8146ef-1521810439438)]

4. 吞吐量(Throughput)：?jiǎn)挝粫r(shí)間能夠成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(瞬間、平均)，單位bps

   • 通信鏈路的帶寬一般是指鏈路上每秒所能傳送的比特?cái)?shù)，以太網(wǎng)的帶寬是10Mbps
   • 吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率性質(zhì)。受各種低效率因素的影響，一段帶寬為10Mbps的鏈路連接的一對(duì)節(jié)點(diǎn)可能只打到2Mbps的吞吐量。

5. 時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延 * 帶寬。就相當(dāng)于信道的體積。

6. 往返時(shí)間(Round-Trip Time)：比如A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，B確認(rèn)后向A發(fā)送確認(rèn)數(shù)據(jù)，A在收到之后才能繼續(xù)向B發(fā)送時(shí)間。比起上面四種時(shí)延再加上確認(rèn)時(shí)間RTT。

7. 利用率

   • 信道利用率：某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的。
   • 網(wǎng)絡(luò)利用率：全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。
   • 網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前時(shí)延D=網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)延D0/(1-利用率U) 信道或網(wǎng)絡(luò)的利用率過(guò)高會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)延。

[圖片上傳失敗...(image-4758e4-1521810439438)]

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)

協(xié)議與劃分層次

協(xié)議定義了在兩個(gè)或多個(gè)通信實(shí)體之間交換的報(bào)文格式和次序，以及在報(bào)文傳輸和接收或其他時(shí)間方面所采取的動(dòng)作。使用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序并不直接同網(wǎng)絡(luò)硬件打交道，而是與按給定規(guī)則進(jìn)行通信的協(xié)議軟件打交道。

• 協(xié)議三要素
  • 語(yǔ)法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式
  • 語(yǔ)義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)
  • 同步：事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)建所應(yīng)完成的功能的精確定義(各層及其協(xié)議的集合)。

[圖片上傳失敗...(image-3e4044-1521810439438)]

分層的優(yōu)點(diǎn)：

• 各層之間是獨(dú)立的。僅僅需要知道他的下一層借口所提供的服務(wù)，各層的服務(wù)也都不同。
• 靈活性好。當(dāng)任何一層變活不會(huì)影響其他層。
• 結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。
• 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)
• 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作

OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model)參考模型

[圖片上傳失敗...(image-a19063-1521810439438)]

法律上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

TCP/IP協(xié)議棧：事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

[圖片上傳失敗...(image-ddbedd-1521810439438)]

[圖片上傳失敗...(image-16c5cb-1521810439438)]
TCP/IP是一個(gè)四層協(xié)議，但實(shí)際上最下層的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)有什么具體內(nèi)容。因此在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，既簡(jiǎn)潔又能將概念闡述清楚。

[圖片上傳失敗...(image-a16c46-1521810439438)]

IP Over Everything：TCP/IP協(xié)議允許IP協(xié)議在各式各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行
Everything Over IP：TCP/IP協(xié)議可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)

[圖片上傳失敗...(image-6b4849-1521810439438)]

• 目標(biāo)協(xié)議軟件按層次組織
• 每臺(tái)計(jì)算機(jī)上的協(xié)議軟件被分成許多模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一層
• 分層決定了模塊間的相互作用，當(dāng)協(xié)議軟件發(fā)送或接受數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)模塊只與它緊鄰的上下層模塊通信。
• 送出的數(shù)據(jù)向下，接受的數(shù)據(jù)向上
• 封裝：對(duì)某層實(shí)體來(lái)說(shuō)，需要在上層數(shù)據(jù)之前增加一些控制信息，然后傳送給同層的對(duì)等實(shí)體。

實(shí)體(Entity)：任何可發(fā)送或接受信息的硬件或軟件進(jìn)程
協(xié)議是水平的：控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體(peer entity)進(jìn)行通信的規(guī)則的集合
服務(wù)是垂直的：服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。
在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使本層能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。

服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP(Service Access Point)：同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方。
服務(wù)原語(yǔ)：相鄰兩層實(shí)體之間交互的語(yǔ)言或命令

[圖片上傳失敗...(image-a4336d-1521810439438)]

協(xié)議必須把所有不利的條件事先都估計(jì)到，不能假定一切都是正常和理想的?？匆粋€(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否正確，必須仔細(xì)檢查這個(gè)協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況。

教學(xué)中使用的混合模型

[圖片上傳失敗...(image-4baaab-1521810439438)]

• 應(yīng)用層(Application layer)

  • 任務(wù)：通過(guò)應(yīng)用進(jìn)程間的交互來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
  • 協(xié)議：定義應(yīng)用進(jìn)程間通信和交互的規(guī)則
  • 常見(jiàn)協(xié)議：DNS HTTP SMTP等
  • 數(shù)據(jù)單元：報(bào)文(Message)

• 運(yùn)輸層(transport layer)

  • 任務(wù)：向兩臺(tái)主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(通用的意思是多種應(yīng)用可以使用同一個(gè)運(yùn)輸層服務(wù))
  • 復(fù)用：多個(gè)應(yīng)用層進(jìn)程可同時(shí)使用下面運(yùn)輸層的服務(wù)
  • 分用：運(yùn)輸層把收到的信息分別交付給應(yīng)用層中的相應(yīng)進(jìn)程
  • 協(xié)議：
    • 傳輸控制協(xié)議TCP(Transmission Control Protocol)：提供面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)單位為報(bào)文段(Segment)
    • 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(User Datagram Protocol)：提供無(wú)連接的、盡最大努力的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)單位為用戶數(shù)據(jù)報(bào)(Datagram)

• 網(wǎng)絡(luò)層(network layer)

  • 任務(wù)：為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。
  • 數(shù)據(jù)單位：把運(yùn)輸層產(chǎn)生的segment或datagram封裝成pocket或package進(jìn)行傳送。分組也叫IP數(shù)據(jù)報(bào)。
  • 協(xié)議：IP(Internet Protocol)協(xié)議

• 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer)

  • 任務(wù)：在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來(lái)的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間傳送幀。
  • 數(shù)據(jù)單位：幀(frame)，包含數(shù)據(jù)和必要的控制信息(差錯(cuò)控制、同步信息、地址信息等)

• 物理層(physical layer)

  • 數(shù)據(jù)單位：bit
  • 任務(wù)：考慮用多大的電壓代表0或1以及接收方如何識(shí)別出所發(fā)送的比特。
  • 注：雙絞線、光纜、無(wú)線信道等傳遞信息所用的物理媒體不屬于物理層。

圖片很多上傳失敗了。原文/github版原文