1 计算机网络基本概念#

1.1.1 计算机网络的定义#

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的,而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如,传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用。

根据这个定义:(1)计算机网络所连接的硬件,并不限于一般的计算机,而是包括了智能手机或智能电视机;(2)计算机网络并非专门用来传送数据,而是能够支持很多种应用(包括今后可能出现的各种应用)。当然,没有数据的传送,这些应用是无法实现的。请注意,上述的“可编程的硬件”表明这种硬件一定包含有中央处理器CPU。

1.1.2 计算机网络的组成#

(1)边缘部分由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。

(2)核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。

网络的核心部分

网络核心部分是互联网中最复杂的部分,因为网络中的核心部分要向网络边缘部分中的大量主机提供连通性,使边缘部分中的任何一台主机都能够与其他主机通信。

电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中传送。报文交换——整个报文先传送到相邻节点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个节点。分组交换——单个分组(这只是整个报文的一部分)传送到相邻节点,存储下来后查找转发表,转发到下一个节点。

1.1.3 计算机网络的功能#

1.2 计算机网络的分类#

覆盖范围

个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备(如便携式电脑等)用无线技术连接起来的网络,因此也常称为无线个人区域网WPAN(Wireless PAN),

局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(速率通常在10 Mbit/s以上),但地理上则局限在较小的范围(如lkm左右)。

城域网的作用范围一般是一个城市, 可跨越几个街区甚至整个城市,其作用距离约为5~50 km。城域网可以为一个或几个单位所拥有,也可以是一种公用设施,用来将多个局域网进行互连。

广域网是互联网的核心部分,其任务是长距离(例如,跨越不同的国家)运送主机所发送的数据。

拓扑结构

使用者

1.3 计算机网络的主要性能指标#

速率

带宽

吞吐量

时延

时延带宽积

时延带宽积是传播时延和带宽的乘积。

往返时间 RTT

往返时间(Round-Trip Time,RTT)是指从发送端发送数据分组开始,到发送端收到接收端发来的相应确认分组为止,总共耗费的时间。

利用率

丢包率

丢包率是指在一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。

2 计算机网络体系结构#

2.1 计算机网络分层结构#

2.2 计算机网络协议、接口、服务等概念#

当研究开放系统中的信息交换时,往往使用实体(entity)这一较为抽象的名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式,而协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操作,例如,在何种条件下,数据必须重传或丢弃。

在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议,还需要使用下面一层所提供的服务。一定要弄清楚,协议和服务在概念上是很不一样的。首先,协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。也就是说,下面的协议对上面的实体是透明的。其次,协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。另外,并非在一个层内完成的全部功能都称为服务。只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能称之为“服务”。上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令,这些命令在OSI中称为服务原语。