计算机网络基本定义

网络：若干节点node（计算机、集线器、交换机或路由器）和连接节点的链路link组成。

互联网：network of networks

因特网：全球最大的互联网

  • 边缘部分：主机组成，用户直接使用
    • 主机A与主机B通信：主机A的某个进程和主机B上的另一个进程通信
    • 端系统之间的通信方式可分为：
      • 客户端（client）-服务端（server）方式：指通信涉及的两个应用进程，客户端请求服务（发起通信），服务端提供服务。
      • 对等连接（peer to peer，P2P）：两个主机通信时不区分谁是服务提供方、请求方。两个主机都运行P2P软件，则平等、对等通信。
  • 核心部分：大量网络和连接网络的路由器组成，为边缘提供服务
    • 路由器，实现分组交换（转发分组，分组为报文的一部分）

按照范围、使用者划分的几个网络定义：

WAN（广域网），LAN（局域网），PAN（个人域网）

公用网，专用网

1. 指标

速率：（数据率、比特率）传输数据的速率，bit/s

带宽：最高数据率

吞吐量：单位时间内通过网络的数据量

时延/延迟：发送时延、传输时延、处理时延、排队时延

时延带宽积： = 传播时延x带宽，又称为以比特为单位的链路长度

往返时间RTT：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：信道利用率、网络利用率（两者不同）。信道或网络利用率过高，会产生很大的延迟。对于网络利用率和延迟的关系，D=D0/(1−U)D=D_0/(1-U)，其中DD为延迟，D0D_0为空闲时的延迟，UU是利用率。

2. 协议与层次

规定交换数据的格式以及有关的同步问题

协议是水平的，控制两个对等实体进行通信，使得本层能够向上一层提供服务，使用本层协议需要下一层所提供的服务。下层协议对上面的实体是透明的，只有能被实体看见的才称为服务。

2.1. 分层

  • 各层独立，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，促进标准化工作
  • 各层完成的功能（一种或多种，同一个功能在不同层次可能会反复出现）：
    • 差错控制
    • 流量控制
    • 分装和重装（数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原）
    • 复用和分用（几个高层会话复用一条低层连接，在接收端将其还原）
    • 连接建立和释放

2.2. 模型

2.3. 五层简介

各层的传输单元都可以称为分组，在OSI模型中成为PDU(Protocol Data Unit)

  1. 应用层(application layer)
    1. 通过应用进程的交互来完成特定网络应用，应用进程通信和交互的规则【HTTP、SMTP、FTP】
    2. 数据单元：报文(message)
  2. 传输层(transport layer)
    1. 向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
    2. 通用：不针对某个应用，多个应用可使用同一个传输层服务【复用、分用】
    3. TCP(Transmission Control Protocol)面向连接、可靠的数据服务，传输单元：报文段(segment)
    4. UDP(User Datagram Protocol)无连接的、尽最大努力(best-offer)的数据传输服务，不保证可靠性，传输单元：用户数据报
  3. 网络层(network layer)
    1. 为分组交换网的不同主机提供通信服务。发送数据时，把报文段、用户数据报封装为分组或包(packet)进行传送。
    2. TCP/IP中使用IP协议，分组又称为IP数据报，或简称数据报(Datagram)
    3. 另一个功能：路由决策，使得传输层接下来分组可以通过网络中的路由器找到目的主机
  4. 数据链路层(data link layer)
    1. 负责链路上两个相邻节点之间的数据传输（字节流），将IP数据报组装成帧(frame)，帧包括控制信息，以便接收端提取数据给上一层
    2. 检错、纠错功能
  5. 物理层(physical layer)
    1. 提供透明传输比特流的功能，

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