计算机网络(一)

  • 类别
  • 性能指标
  • 体系结构与参考模型

类别

  • 按照作用范围分类

广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)、个人区域网(PAN)。

  • 按照网络使用者分类

公用网和专用网。

性能指标

  • 速率

数据的传送速率,也称为数据率、比特率。单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s(1000倍)

需要与存储容量Byte(字节)进行区分。1KB = 2^{10}B = 1024*8b 2^{10}倍)

  • 带宽

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的某一点到另一点所能通过的最高数据率,简而言之是设备所支持的最高速度。

  • 吞吐量

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,Mb/s,Gb/s,Tb/s。受网络带宽或网络额定速率的限制。

  • 时延

数据从网络一端传送到另一端所需要的时间,也称为延迟、迟延。

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 排队时延 + 处理时延

  • 发送时延:主机或路由器发送数据所需要的时间。 发送时延 = \frac{数据长度}{信道带宽(发送速率)} 发生在机器内。
  • 传播时延:电磁波在信道中传播一定距离所需要的时间。 传播时延 = \frac{信道长度}{电磁波在信道上的传播速率} 发生在机器外。
  • 排队时延:在路由器中,等待输入/输出链路可用的时间。
  • 处理时延:主机或路由器在收到数据后要进行处理,比如检错、找出口。

高速链路指的是发送速率提高,发送时延减小。

  • 时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

(单位)bit = s * b/s

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’。容量

  • 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 = 往返传播时延(传播时延*2) + 末端处理时间

不包括发送时延。

  • 利用率

包括信道利用率和网络利用率。

  • 信道利用率: \frac{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

信道或网络的利用率过高会有非常大的时延。

体系结构与参考模型

  • 分层结构相关概念

协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。包括以下三要素:

  1. 语法:数据与控制信息的结构和格式。
  2. 语义:规定所要完成的功能。
  3. 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。上层所能使用的功能包括它下面多层的功能。

协议是水平的,在对等层之间;服务是垂直的,在上下层之间。

PDU = PCI + SDU

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。

  • 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。
  2. 表示层:处理两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)。功能:1. 数据格式变换。 2. 数据加密解密。
  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,是会话,也是建立同步。功能:1. 建立、管理、终止会话。 2.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。
  4. 传输层:负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信。功能:1. 可靠传输、不可靠传输。 2. 差错控制。 3. 流量控制。 4. 复用分用。
  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。功能:1. 路由选择。 2. 流量控制。 3. 差错控制。 4. 拥塞控制。
  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。功能:1. 成帧(定义帧的考试和结束)。 2. 差错控制(帧错+位错)。 3. 流量控制。 4. 访问(接入)控制,控制对信道的访问。
  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。功能:1. 定义接口特性。 2. 定义传输模式(单工、半双工、双工)。 3. 定义传输速率。 4. 比特同步。 5. 比特编码。
  • OSI参考模型与TCP/IP参考模型

相同点

  1. 都分层
  2. 给予独立的协议栈的概念
  3. 可以实现异构网络互联

不同点

  1. OSI定义三点:服务、协议、接口
  2. OSI先出现,参考模型先于协议,不偏向特定协议
  3. TCP/IP将IP作为重要层次

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