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做用

• 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,鏈接的設備億爲單位

1.2 互聯網概述

• 計算網絡:由若干的節點 和鏈接這些的鏈路組成,節點能夠是(計算機 集線器 交換機 和路由器) 鏈路能夠是網線 例如:一個教室的計算機經過交換機,實現共享信息
• 互連網(注意這裏是連) 指的是上面的網絡經過路由互連起來,構成了一個更大的計算機網絡. 也能夠成爲成爲網絡的網絡
  

圖中藍色的就是路由

• 因特網 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

1. 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鏈接.(並非一個互連的網絡)應該相似有上面提到的教室經過交換機來鏈接共享信息. 網絡並非開放的.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

2. 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
3. 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地址至關於一個門牌號,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) ,用戶經過租賃ISP手中的IP地址,實現上網.
• ISP能夠分爲 主幹ISP 地區ISP 和本地ISP.
  本地ISP鏈接地區ISP,地區ISP鏈接主幹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
  
  若是某個地區到某個地區流量比較的大,咱們就直接地區->地區,不經過主幹. 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.
• 例如名稱爲DE-CIX,在德國的法蘭克福吞吐量爲5.869Tbit/s. 這個IXP已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

• 互聯網的主機成爲端系統
  

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) 每一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

1. 電路交換
   

座機使用電路鏈接. 理論使用兩個線就能夠實現端對端.可是座機多了,天然就是實現經過交換機來實現.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: 創建鏈接(佔用通訊資源)->通話->釋放鏈接(歸還資源)
明顯: 計算機對於這種鏈接比較的慢. 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.

• 發送的數據被稱爲報文
  將報文劃分爲比較小的數據段,每一個段在加上必要的描述信息構成一個分組.
  通常分組的首部包含了目的地址和源地址等重要的控制信息.
• 主機通常是用戶信息的處理.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,檢查其首部獲得目的地址,找的合適的接口轉發出去.一步一步進過不少的路由代目的地. 首先,天然產生疑問,路由器是怎麼知道轉發的接口.其實路由器之間必須常常掌握的路由信息.以便建立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. 經過協議來實現數據的準確性

優勢	所採用的手段
高效	在分組傳輸中動態分配寬帶,對通訊鏈路是逐段棧用
靈活	爲每一個分組獨立的選擇最適合的轉發路線.
迅速	以分組爲單位, 能夠不創建就能向其餘分組分組
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
相似於分組交換,可是傳輸的數據是一個總體.

很明顯報文交換是最慢的.報文交換相似於一條流水線完成全部的工做. 分組交換至關於每一個公司負責一部分,在組裝,相似並行.

1.4 其餘一些計算器網絡的分類

按照網絡的做用範圍分類

• 廣域網 (遠程網) 是互聯網的核心部分,用來鏈接國家.使用高速鏈路.具備較大的通行容量
• 城域網(Metropolitan Area NetWork) 用來鏈接城市.5-50km.爲共有設施. 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.
  +我的區域網(PAN) 10m左右,通常使用無線技術來鏈接.

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

1. 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. 一樣的服務器到對應的ISP提供商的又是另外一個信道)

• bit/s
• MB/s

2. 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.
   通常電信,聯通說的寬帶是用的是b而不是bit,8b=1bit.因此咱們實際的速度要除以8. 100M寬帶對應的速率 爲100/8M/s
3. 吞吐量
   表示在待你我時間內經過某個網絡(或通道,接口)的實際的數據量.通常這種吞吐量以Gbit/s 爲單位
4. 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.有時稱爲延遲或者遲延
   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須要的的時間.就是從第一個bit算起,到最後一個bit.發送完畢須要的時間. 簡單一點就是火車出站須要的時間
  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必定距離須要的時間 ,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(通常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必定的時間進行處理.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 在網絡傳輸過程當中,通過許多的路由器,可是進入路由器以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.
  光纖的傳播時延爲20.5萬公路,銅線的傳播距離爲23.5萬千米.
  還有一些其餘的指標
• 時延帶寬積
• 往返時間RTT
• 利用率

計算器網絡體系的結構

一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年造成了ORM的正式文件ISO 7498 國際標準.一共劃分了7層
可是如今使用的是TCP/IP協議. 雖然是非國際標準,可是已經成爲事實上的國際標準.TCP/IP協議沒有使用OSI標準.
OSI失敗的緣由:

• OSI 專家缺少實際的經驗,在完成OSI標準是缺少商業動力
• 實現太過複雜
• 指定的週期太長,設備沒法及時的進入市場
• 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,並且並非全部的程序或者設備遵照協議.