【计算机网络】计网概述（学习笔记）

计网概述

一、局域网和广域网

1、局域网

特点：距离短、范围小、设备需要自己维护

大多数为星型拓扑结构

2、互联网和广域网

特点：距离远、范围大、设备不需要自己维护

ISP：网络业务提供商

二、网络通讯过程

1. 地址规划：ip地址
2. 新建的网络：DNS地址解析
3. PC向服务器发送请求

路由器：不同网段（根据ip地址和子网掩码）的数据转发

交换机：局域网二层交换

三、计算机网络

1、什么是计算机网络

1、技术：计算机网络是计算机技术和通信技术相关结合的产物

2、组成结构：计算机网络是通过外围设备和连线，将分布在相同或不同地域的多台计算机连接在一起所形成的集合

3、计算机网络的定义：将分布不同地理位置的多台具有独立功能的计算机通过外国设备和通信线路互联起来、在功能完善的管理软件的支持下实现相互资源共享的系统。

2、计算机网络的三个关键点

1、建设计算机网络的主要目的是实现不同计算机之间资源的共享

2、组建网络的计算机是分布在不同地理位置的具有独立处理能力的"自治计算机"

3、同一网络中的计算机必须使用相同的通信协议

3、计算机网络包括

1、 计算机：根据在网络中所提供的服务的不同，可分为服务器和工作站。

2、外围设施：包括连接设备和传输介质两部分，其中主要的连接设备有网卡、交换机（早期也使用集线器）、路由器、防火墙等，传输介质主要有同轴电缆、双绞线、光纤、微波和红外线等。

3、通信协议：计算机之间在通信时必须遵守的规则，是通信双方使用的通信语言。

四、互联网的组成

1、边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。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

2、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（提供连通性和交换）

1、边缘部分

处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)

“主机 A和主机B进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”

1）C/S

客户服务器方式（C/S方式）：Client/Server

1. 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
2. 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
3. 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

client的特点：

1. 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
2. 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

Server特点：

1. 一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
2. 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
3. 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持

2）P2P

对等方式（P2P方式）：Peer-to-Peer

1. 对等连接（peer-to-peer，简写为 P2P）是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
2. 只要两个主机都运行了对等连接软件 (P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信
3. 双方都可以下载对方己经存储在硬盘中的共享文档

p2p特点：对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

2、核心部分

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个主机都能够向其他主机通信（即传送或按收各种形式的数据）

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

电路交换：两部电话机用一对电线互相连接起来。

1. 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务
2. 交换(switching)的含义就是转接：一把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。
3. 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换的特点：

1. 电路交换必定是面向连接的。
2. 电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接

电路交换传输计算机数据的缺点：计算机数据有突发性。通讯独占线路、利用率低

五、TCP/IP模型

7、应用层

应用层：能够产生网络流量的应用程序，通过应用进程之间的交互完成特定的网络任务（数据通信）

协议/端口号：HTTP（80）、HTTPS（443）、SSH（22）、DNS（53）、telnet（23）、FTP（21/22）、DHCP（67/68）、SMTP（25）、pop3（110）、RDP（3389）、SMP（445）、MySQL（3306）

设备：pc、防火墙

6、表示层

二进制数据、ASCII、加密处理

5、会话层

建立连接，建立对话

4、运输层

运输层：可靠传输TCP（传输控制协议）、不可靠传输UDP（用户数据报协议）

端口到端口、进程到进程

3、网络层

网络层：地址规划（IP地址）、路径规划（路由选择）

协议：ICMP（ping时是两个该协议进行交流，只涉及网络层）、IP协议、ARP协议

设备：路由器

2、数据链路层

数据链路层：数据 + 链路 + 软件/协议的控制下封装成帧。帧头、帧尾（帧校验序列），透明传输、数据校验。

协议：MAC子层协议

设备：交换机、网卡

1、网络层

传输媒介、接口标准、电气标准

设备：光纤、双绞线

协议数据单元

以第七版计算机网络为准

1. 应用层：报文
2. 传输层：报文段（TCP）、用户数据报（UDP）
3. 网络层：分组（或数据报）
4. 链路层：帧
5. 物理层：比特

数据封装过程

六、网络性能

1、速率

连接在计算机网络上的主机在一个数字信道上传送数据位数的速率

单位：b/s,kb/s, Mb/s, Gb/s

信道：例如访问两个网页，每一个信道的流量为200k，则速率指的是信道，不同的信道有不同的速率

存储1024进制，速率1000进制

1KB = 1024B; 1MB = 1024KB = 1024*1024B; 1GB = 1024MB = 1024*1024*1024B;

1Kbps = 1000bps; 1Mbps = 1000Kbps = 10^6bps; 1Gbps = 1000Mbps = 10^9bps;

2、带宽

网络设备所能支持的最大速度

数据道信领城中，数字信道所能传送的最高数据率

单位：b/s,kb/s, Mb/s, Gb/s

3、吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量

4、时延

1）发送时延

发送时延 = 数据块长度（bit）/ 信道带宽（bps）

光纤传播速度更快的原因：光纤支特更快的发送

发送速度越快，每bit占的时间越短，当速度过快时，光纤可以识别，而铜线不能识别

论传播速度：光纤：20.5万公里/s；铜线：23.1万公里/s。

2）传播时延

传播时延 = 信道长度（m） / 传播速率（m/s）

3）处理时延

处理时延：路由器进行存储转发时延

4）排队时延

排队时延：路由器处理前需要排队

5、时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 x 带宽 = 信道长度（m） / 传播速率（m/s）x 信道带宽（bps）

物理意义：一定时间内，链路上最多能有多少数据

6、往返时间 RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方确认（往返时间）

7、利用率

信道利用率 = 有数据通过时间 / （有无）数据通过时间

网络利用率 = 所有信道利用率加权求平均