計算機網絡學習筆記 – 第一章 概述
概述
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1.1 計算機網絡在信息時代的作用
- 常見的網絡 : 電信網絡,有線電視網,計算機網絡,隨着時代的發展,三網和一
- 互聯網的基本特徵: 聯通性(設備之間傳遞信息)和共享
- 互聯網是世界上最大的計算機網絡,連接的設備億為單位
1.2 互聯網概述
- 計算網絡:由若干的節點 和連接這些的鏈路組成,節點可以是(計算機 集線器 交換機 和路由器) 鏈路可以是網線 例如:一個教室的計算機通過交換機,實現共享信息
- 互連網(注意這裡是連) 指的是上面的網絡通過路由互連起來,構成了一個更大的計算機網絡. 也可以成為成為
網絡的網絡
圖中藍色的就是路由
- 互聯網 全球最大的互聯網,使用TCP/IP 協議進行交流.
1.2.2 互聯網基本結構發展的三個階段
- 第一階段: 單個網絡ARPANET向互聯網的發展 (上世紀60年代到80年代中期)分組交換就是ARPANET上的網絡直接與就近的節點交換機連接.(並不是一個互連的網絡)應該類似有上面提到的教室通過交換機來連接共享信息. 網絡並不是開放的.交換機最著名的類型就是路由器和鏈路交換機
- 1983集提出TCP/IP協議. 最初沒有考慮安全性問題.IPv6考慮的安全性問題
- 第二階段: 1985提出三級結構的Internet網絡. 學校網->地區網->主幹網 主幹網大小45M
- 第三階段: 多層次的ISP結構的互聯網 .
- ISP(internet Service Provider )互聯網服務提供商 ,例如電信,移動
簡單說 會聯網主機只有IP地址才能上網,IP地址相當於一個門牌號,數據才能找到地址. 而IP地址是由Ip管理結構管理. ISP申請到IP地址(很對,普通人不能申請到單個IP) ,用戶通過租賃ISP手中的IP地址,實現上網. - ISP可以分為 主幹ISP 地區ISP 和本地ISP.
本地ISP連接地區ISP,地區ISP連接主幹ISP.
也就是所 A主機到B注意必須進過三個層次. 從本地->地區->主幹->地區本地
三個層次
如果某個地區到某個地區流量比較的大,我們就直接地區->地區,不通過主幹. 這就是IXP(互聯網交換點 Internet eXchange Point) 直接在兩個地區之間使用 高速鏈路對等地交分組. - 例如名稱為DE-CIX,在德國的法蘭克福吞吐量為5.869Tbit/s. 這個IXP已經是歐洲互聯網的樞紐.
- 中國的互聯網分佈
中國四大骨幹網與CHINANET八大節點
1.3 互聯網的組成
- 互聯網的主機成為端系統
服務器也是互聯網的邊緣部分,服務器只是一個比較快的主機.只是互聯網的使用者,而不是運行維護互聯網.
互聯網的邊緣部分
主機之間的通行方式
- 客戶端服務器方式(C/S) 客戶端請求服務器
- 對等方式(P2P) 每個計算機都是客戶端也是服務器.例如迅雷.佔用上傳寬帶 .
計算機網絡的核心部分
- 電路交換
座機使用電路連接. 理論使用兩個線就可以實現端對端.但是座機多了,自然就是實現通過交換機來實現.交換機就是實現接線的過程. 電路交換適合於數據量很大的實時性傳輸.
端到端三個步驟: 建立連接(佔用通信資源)->通話->釋放連接(歸還資源)
明顯: 計算機對於這種連接比較的慢. 計算機發送數據不像打電話,且速度快.
2. 分組交換
分組交換採用的是存儲轉發技術.
- 發送的數據被稱為報文
將報文劃分為比較小的數據段,每個段在加上必要的描述信息構成一個分組.
一般分組的首部包含了目的地址和源地址等重要的控制信息. - 主機一般是用戶信息的處理.而路由器則用來轉發分組的,進行分組交換. 路由器接受一個分組,先暫時存儲一下,檢查其首部得到目的地址,找的合適的接口轉發出去.一步一步進過很多的路由代目的地. 首先,自然產生疑問,路由器是怎麼知道轉發的接口.其實路由器之間必須經常掌握的路由信息.以便創建和維護路由器中的轉發表. 路由中存儲的只是報表,真正的數據在內存中. 通過協議來實現數據的準確性
| 優點 | 所採用的手段 |
|---|---|
| 高效 | 在分組傳輸中動態分配寬帶,對通信鏈路是逐段棧用 |
| 靈活 | 為每個分組獨立的選擇最適合的轉發路線. |
| 迅速 | 以分組為單位, 可以不建立就能向其他分組分組 |
| 可靠 | 保證可靠性的網絡協議,分佈式多路由分組交換網,使得網絡有很好的生存型 |
問題:
可能產生較大的時延
3.報文交換
類似於分組交換,但是傳輸的數據是一個整體.
很明顯報文交換是最慢的.報文交換類似於一條流水線完成所有的工作. 分組交換相當於每個公司負責一部分,在組裝,類似並行.
1.4 其他一些計算器網絡的分類
按照網絡的作用範圍分類
- 廣域網 (遠程網) 是互聯網的核心部分,用來連接國家.使用高速鏈路.具有較大的通行容量
- 城域網(Metropolitan Area NetWork) 用來連接城市.5-50km.為共有設施. 城域網採用的以太網技術
- 局域網(LAN) 類型企業網,校園網 速度10M/S以上.
+個人區域網(PAN) 10m左右,一般使用無線技術來連接.
按照網絡的使用分類
- 公用網 電信公司出資建造的大型網絡
- 專用網 部門的特殊要求
計算機網絡的性能指標
- 速率
網絡中速率指的是:計算機網絡上的主機在數字信道上傳輸數據位數的速率. (信道指的是你到ISP服務器的一個通道. 同樣的服務器到對應的ISP提供商的又是另一個信道)
- bit/s
- MB/s
- 帶寬
在計算機網絡中,寬帶用來表示網絡中某信道傳輸數據的能力.也就是數字信道傳送的最高數據率單位應該是 b/s kb/s Mb/s Gb/s.
一般電信,聯通說的寬帶是用的是b而不是bit,8b=1bit.所以我們實際的速度要除以8. 100M寬帶對應的速率 為100/8M/s - 吞吐量
表示在待你我時間內通過某個網絡(或通道,接口)的實際的數據量.一般這種吞吐量以Gbit/s 為單位 - 時延
就是網絡存一個端口帶內一個端口花費的時間.這是一個比較重要的指標.有時稱為延遲或者遲延
時延是由3個部分組成:
- 發送時延 是主機或路由發送數據幀所需要的的時間.就是從第一個bit算起,到最後一個bit.發送完畢需要的時間. 簡單一點就是火車出站需要的時間
發送時延= (數據塊的長度 比特) / 信道寬度(bit/s) - 傳播時延 電磁波在信道中傳播一定距離需要的時間 ,計算公式:
傳播時延: 信道長度(m)/ 電磁波在信道上的傳播速率(m/s)
發送時延時數據準備花費的時間(一般發生在網絡適配器中),傳播時延時傳播過程花費的時間 - 處理時延
主機或路由在接受到分組要花費一定的時間進行處理.例如分析首部,從分組中提取數據,檢驗,尋找適合的路由. - 排隊時延 在網絡傳輸過程中,經過許多的路由器,但是進入路由器之後要在輸入隊列中等待被處理花費的時間.
總的花費時間就是 總時延= 發送時延+ 傳播時延+ 處理時延+ 排隊時延.
光纖的傳播時延為20.5萬公路,銅線的傳播距離為23.5萬公里.
還有一些其他的指標 - 時延帶寬積
- 往返時間RTT
- 利用率
計算器網絡體系的結構
同樣計算機網絡也有着程序設計的思想 模塊化, 低耦合.
開放系統互聯基本參考模型(OSI/RM) (Open Systems Interconnection Reference Model) 這是一個抽象的概念.在1983年形成了ORM的正式文件ISO 7498 國際標準.一共劃分了7層
但是現在使用的是TCP/IP協議. 雖然是非國際標準,但是已經成為事實上的國際標準.TCP/IP協議沒有使用OSI標準.
OSI失敗的原因:
- OSI 專家缺乏實際的經驗,在完成OSI標準是缺乏商業動力
- 實現太過複雜
- 指定的周期太長,設備無法及時的進入市場
- OSI的劃分層次不合理,功能造多個層次中出現
OSI的和TCP/IP的具體劃分
具體每一層的劃分,以及原理明日在寫,有點多,而且並不是所有的程序或者設備遵守協議.
