计算机网络-第一章 概述

1.计算机网络的概念

         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。

 

1.从组成部分上看：

         一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大组成部分，缺一不可。硬件主要由主机、通信链路、交换设备和通信处理机组成。软件主要包括实现资源共享的软件，方便用户使用的各种工具，软件部分多属于应用层。协议是计算机网络的核心，协议规定了网络传输数据时所遵循的规范。

2.从工作方式上看：

         计算机网络分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接在互联网上、供用户直接使用的主机组成，核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。

3.从功能组成上看：

         计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网：各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成，集线器、中继器（物理层），交换机、网桥（数据链路层），和路由器（网络层）组成，实现数据通信。资源子网：实现资源共享功能 的设备和软件的集合，主要是会话层、表示层和应用层。

 

3.计算机网络的功能

1. 数据通信：实现联网计算机之间的各种信息的传输
2. 资源共享：使计算机网络中的资源互通、分工协作，从而极大地提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
3. 分布式处理：当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。
4. 负载均衡

 

 

4.计算机网络的分类

1.按分布范围分类：

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

2.按传输技术分类：

         广播式网络：所有联网计算机都共享一个公共通信信道，当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，其他所有的计算机都会“收听”到这个分组。

         点对点网络：每条物理线路连接一对计算机。如果通信的两台主机之间没有直接连接的线路，那它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储和转发，直至目的结点。

3.按拓扑结构分类

         主要分为星形、总线形、环形和网状形网络等。

 

5.计算机网络等性能指标

1. 速率：数据传输（数据是指0和1）的速率，比如你用迅雷下载，1兆每秒，来衡量目前数据传输的快慢。它是计算机网络中最重要的一个性能指标。
2. 带宽：表示网络等通信线路所能传送数据等能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义词，单位是“比特每秒”（bit/s 或 b/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。

发送时延： 数据从主机到信道上所用的时间 
传播时延： 数据在信道上传播所花费的时间 
排队时延： 数据在路由器前等待前面数据处理的时间
处理时延： 数据在路由器中处理需求的时间 

5.利用率：如果令D₀表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，U表示网络利用率，那么D=D₀  /（1-U）
6.往返时延：表示发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时延。

 

6.计算机网络体系结构

分层的基本原则是：

　　1.每一层都实现一种相对独立的功能，降低大系统的复杂度。

　　2.各层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。

　　3.各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以采用最合适的技术来实现。

　　4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。

　　5.整个分层结构应能促进标准化工作。

 

计算机网络体系结构分为3种：OSI体系结构、TCP / IP体系结构、五层体系结构

OSI参考模型是网络互连的七层框架：

1，2，3层主要是是物理链路组成的，比如光纤，路由器，集线器，主要负责的是数据通信。5，6，7层是软件控制的，比如http协议，是一种软件层面控制的协议，主要负责处理传输来的数据。

 

7.计算机网络协议、接口、服务的概念

•          协议：就是规则的集合。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议，它是控制两个（或多个）对等实体进行通信的规则的集合，是水平的。
•          接口：接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，是一个系统内部的规定。每一层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层次定义接口。
•          服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。对等实体在协议的控制下，使得本层能为上一层提供服务，但要实现本层协议还需使用下一层所提供的服务。

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，分四类：

　　1.请求（Request）：由服务用户发往服务提供者，请求完成某项工作。

　　2.指示（Indication）：由服务提供者发往服务用户，指示用户做某件事。

　　3.响应（Response）：由服务用户发往服务提供者，作为对指示的响应。

　　4.证实（Conformation）：由服务提供者发往服务用户，作为对请求的证实。　　

         协议和服务在概念上是不一样的。首先，本层协议的实现才能保证向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。协议是水平的，协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是垂直的，服务是由下层通过层间接口向上层提供的。并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有能被高一层实体“看得见”的功能才是服务。

计算机网络提供的服务可按以下三种方式分类：

　　1.面向连接服务与无连接服务

　　在面向连接服务中，通信前双方必须先建立连接，分配相应的资源，以保证通信能正常进行，传输结束后释放连接和占用的资源。因此这种服务分为建立连接、数据传输和释放连接三个阶段。

　　在无连接服务中，通信前双方不需要建立连接，需要发送数据时就直接发送。把每个带有目的地址的包传送到线路上，由系统选定路线进行传输，是一种不可靠的服务。

　　2.可靠服务和不可靠服务

　　可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制能保证数据正确、可靠地传送到目的地。

　　不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送，但不能保证数据正确、可靠地传送到目的地，是一种尽力而为的服务。

　　3.有应答服务和无应答服务

　　有应答服务是指接收方在收到数据后向数据发送方给出相应的应答，该应答由传输系统内部自动实现，而不是由用户实现。

　　无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。