2020-12-26发表2021-02-17更新学习笔记14 分钟读完 (大约2033个字)0次访问

计算机网络-概述

三大类网络
- 电信网络：提供电话、电报及传真等服务。
- 有线电视网路：向用户传送各种电视节目。
- 计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件。

互联网概述

互联网的两个重要基本特点
- 连通性 (connectivity)
  - 使上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
- 共享 (Sharing)
  - 指资源共享。
互联网的组成
- 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。
- 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）。
  - 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
  - 在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
  - 路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
- 电路交换的特点
  - 电路交换必定是面向连接的。
  - 电路交换分为三个阶段：
    - 建立连接、通信、释放连接
  - 电路交换缺点
    - 通信线路的利用率很低
- 分组交换的主要特点
  - 分组交换则采用存储转发技术。
  - 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
  - 分组交换的优点：
    - 高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
    - 灵活：为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。
    - 迅速：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
    - 可靠：保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。
  - 分组交换带来的问题
    - 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
    - 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
- 三种交换的比较
  - 若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
  - 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
  - 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

计算机网络的类别

按照网络的作用范围进行分类
- 广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。
- 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为 5 ~ 50 公里。
- 局域网 LAN (Local Area Network) ：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。
- 个人区域网 PAN (Personal Area Network) ：范围很小，大约在 10 米左右。
按照网络的使用者进行分类
- 公用网 (public network)
  - 按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。
- 专用网 (private network)
  - 为特殊业务工作的需要而建造的网络。

计算机网络的性能

速率
- 速率是计算机网络中最重要的一个性能指标，指的是数据的传送速率，它也称为数据率 (data rate)或比特率 (bit rate)。
- 速率的单位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s 等。例如 $4×10^{10} bit/s$ 的数据率就记为 40 Gbit/s。
- 速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。
带宽
- 两种不同意义：
  - “带宽”(bandwidth) 本来是指信号具有的频带宽度，其单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
  - 在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位是 bit/s ，即 “比特每秒”。
  - 在“带宽”的上述两种表述中，前者为频域称谓，而后者为时域称谓，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高。
吞吐量
- 吞吐量 (throughput) 表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
时延 (delay 或 latency)
- 发送时延
  - 也称为传输时延。
  - 发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间。
  - 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
  - $发送时延=\frac{数据帧长度(bit)}{发送速率(bit/s)}$
- 传播时延
  - 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
  - $传播时延=\frac{信道长度(米)}{发送速率(米/秒)}$
- 处理时延
  - 主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。
- 排队时延
  - 分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。
- 注意：
  - 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
  - 提高链路带宽减小了数据的发送时延。
  - “在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”。是错的！
时延带宽积
- 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
- $时延带宽积 = 传播时延×带宽$
往返时间 RTT
- 往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
利用率
- 分为信道利用率和网络利用率。
- 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。
- 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
计算机网络的非性能特征
- 费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。