学计算机网络之前了解这些,学习效率不提升过来打我

痛定思痛。 2021-07-24 18:17 360阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  1.常用基本概念:
     *  2.计算机网络的分类:
     *  3.计算机网络分层思想:
 *  标准化工作和组织
 *   *  分类:
 *  RFC 因特网标准的形式
 *  速率相关的性能指标
 *   *  带宽:网络设备所支持的最高速度
     *  吞吐量
 *  时延、时延带宽积、RTT和利用率
 *   *  时延
     *   *  时延分类:
     *  时延带宽积
     *  往返时延RTT
     *  利用率:
 *  计算机的分层结构
 *   *  分层结构
     *   *  协议
         *  接口
         *  服务
         *  为什么分层?
         *  分层的基本原则
     *  分层结构
     *  总结
 *  OSI参考模型
 *   *  OSI参考模型解释通信过程
     *  详解OSI7层模型,每一层的功能:
     *   *   *  应用层:所有能喝用户交互产生网络流量的程序
             *  表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义)
             *  会话层:向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据,也是建立同步
             *  传输层:负责主机中\`两个进程\`的通信,即端到端的通信.传输单位是报文或者用户数据报.
             *  网络层:
             *  数据链路层：
             *  物理层
 *  TCP/IP模型和5层参考模型:
 *   *  OSI参考模型和TCP/IP参考模型相同点:
     *  OSI参考模型和TCP/IP参考模型不同点:
 *  五层参考模型
 *   *  5层参考模型的数据封装和解封装
 *  第一章知识总结

中国人参与的第一个RFC文档是RFC1922(1966年)

## 1.常用基本概念: ##

单台计算机的独立自主性
    拓扑:信道的分布方式(信道:信号的通道)
    	总线型.星型.环形.树型和网状
    	总线拓扑:主机挂接在总线上,相互直接通达
    		从主机发出的信号在总线上双向传输
    		所有主机都能接受导致这个信号
    	星型拓扑:主机都挂接在一个中心节点上
    		早期的中心节点由集线器充当,现在的中心节点主要由交换机充当
    		可能有单点故障
    协议:一系列规则和约定的规范性描述(它控制网络中的设备之间如何进行信息交换)
    数字带宽:指在单位时间内流经的信息总量,带宽越大越好,越大,里面的信息越多
    	基本单位:比特每秒 bps
    吞吐量:指实际的,可测的带宽
    点到点:信源机到信宿机之间的通信由一段一段的直接相连的机器间的通信组成机器间的直接连接叫做点到点连接
    端到端:信源机和信宿机之间直接通信,好像拥有一条直接的线路

## 2.计算机网络的分类: ##

a.有线网络b无线网络
    	1.pan个人电脑2.lan城域网3.man广域网4.wan互联网

## 3.计算机网络分层思想: ##

信宿机第n层收到的对象应与信源机第n层发出的对象完全一致
    	ISO OSI 七层模型(每一层都利用下一层的服务,为上一层服务)
    		应用层---微信
    		表示层---把数据和信息转化为比特
    		会话层---主机间会话的建立和管理
    		传输层---维护端到端的练习
    		网络层---每一个分组从原机送到目的机
    		数据链路层---提供介质访问服务
    		物理层---透明的比特流输出(不关心内容)
    	TCP/IP四层模型
    		应用层
    		传输层
    		Internet
    		物理层
    物理层的功能:
    	主要功能:提供透明的比特流传输
    	注意:1.封装好的数据以"0.1"传输,从一个地方搬运到另一个地方
    		2.物理层的传输,从不关心比特流里面携带的信息,只关心比特流的正确搬运
    	特性:
    		1.机械特性
    		2.电气特性
    		3.功能特性
    		4.规格特性
    	物理层上的数据的传输:信号
    		信号:数据的电气或者电磁表现
    		模拟信号,数字信号
    	物理带宽:传输过程中振幅不会明显衰减的频率范围
    		一种物理特性(和材料,形状有关)

# 标准化工作和组织 #

## 分类: ##

1.  法定标准:由权威机构制定的正式的.合法的标准 OS1
2.  事实标准 某些公司的产品在竞争中占据了主流,时间长了,这些产品中的协议和技术就成了标准, TCP/IP协议

# RFC 因特网标准的形式 #

RFC上升为因特网正式标准的四个阶段

1.  因特网草案
2.  建议标准
3.  因特网标准

# 速率相关的性能指标 #

*  速率:数据率或者数据传输率或比特率
 *  比特:数据的传输的单位

速率指的是计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率

注意速率的换算单位和存储容量相关的速率换算不一样

## 带宽:网络设备所支持的最高速度 ##

概念:带宽原本指的是某个信号具有的频带宽度,即最高频率和最低频率之差,单位是赫兹

在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力,通常指的是单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率",单位是比特每秒.b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s.

注意:一般认为电磁波的传输速度和光波的速度相当:2x10^8 m/s,即电磁波1us可以向前传播200m

带宽是指:在发送端传输的速率,而非在链路中传输的速率.

## 吞吐量 ##

表示在单位时间内通过某个网络(或信道.接口)的数据率.单位b/s,kb/s,Mb/s

吞吐量受到网络的带宽或网络的额定速率的限制.

# 时延、时延带宽积、RTT和利用率 #

## 时延 ##

指数据(报文/分组/比特流)从网路(或链路)的一段传送到另一端所需的时间.也叫延迟或迟延.单位是s.

### 时延分类: ###

1.  发送时延:发生在发送端,指的是从发送分组的第一个比特算起,到该组的最后一个比特发送完毕所需的时间
2.  传播时延:发生在传输过程中(信道上),取决于电磁波的传输速度和链路长度
3.  排队时延:等待输入/出链路可用的时间
4.  处理时延:检错/找出口

发送时延=数据长度/信道带宽(发送速率)

传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传输的速率

## 时延带宽积 ##

时延带宽积=传播时延x带宽,单位是比特,反映的是单位时间内可以传输的数据量,又称为以比特为单位的链路长度,即某段链路上现在有多少比特

## 往返时延RTT ##

指的是:从发送方发送方发送数据开始,到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)

,总共经历的时延.

RTT越大,在收到确认之前,可以发送的数据越多.

RTT包括:

1.  往返传播时延=传播时延\*2
2.  末端处理时间

## 利用率: ##

分类:

1.  信道利用率
2.  网络利用率

信道利用率= 有数据通过的时间/(有+无)数据通过的时间

网络利用率= 信道利用率加权求平均值

另外利用率越大,时延的时间也越长.

# 计算机的分层结构 #

## 分层结构 ##

### 协议 ###

### 接口 ###

### 服务 ###

### 为什么分层? ###

发送文件前要完成的工作?

1.  发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活(保证有路线可以进行传输)
2.  要告诉网络如何识别目的主机
3.  发起通信的计算机要查明目的主机是否开机,并且与网络连接正常
4.  发起通信的计算机要弄清楚,对方计算机中文件管理程序是否做好准备工作(是否有空间进行存储)
5.  确保差错和意外可以解决

### 分层的基本原则 ###

1.  各层之间相互`独立`,每层只实现一种相对独立的功能
2.  每层之间`界面自然清晰`,易于理解,相互交流尽可能少
3.  结构上课分隔开.每层都采用最合适的技术来实现
4.  保持下层对上层的独立性,`上层单向使用下层提供的服务`.
5.  整个分层结构必须能促进标准化工作

## 分层结构 ##

![在这里插入图片描述][2020051723360037.gif_pic_center]

1.  实体:第n层中的活动元素称为n层实体.同一层的实体称为对等实体
2.  协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则.标准或约定称为网络协议\[水平\]
    
     *  语法:规定传输数据的格式
     *  语义:规定所要完成的功能
     *  同步:规定各种操作的顺序
3.  接口(访问服务点SAP):上层使用下层服务的入口
4.  服务:下层为相邻上层提供的功能调用\[垂直\]

各层的数据包装:

SDU服务数据单元:为完成用户所要求的功能而应传输的数据

PCI协议控制信息:控制协议操作的信息

PDU协议数据单元:对等层次之间传送的数据单位

下层的SDU+PCI=PDU==上层的SDU.

## 总结 ##

1.  网络体系结构时从功能上描述计算机网络结构
2.  计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
3.  每层遵循某个/些网络协议以完成本层的功能
4.  计算机网络体系结构时计算机网络的各层及其协议的集合
5.  第n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含第n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能
6.  仅仅在相邻层间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
7.  体系结构时抽象的,而实现是指能运行的一些软件和硬件

# OSI参考模型 #

计算机网络分层结构:

1.  7层OSI参考模型(法定标准)
2.  4层TCP/IP参考模型(事实标准)

为了结局计算机网络复杂的大问题---->分层结构(按功能)

目的:为了支持异构网络系统的互联互通,国际标准化组织(ISO)于1984年提出开放系统互连(OSI)参考模型

OSI是一个7层的网络体系结构

## OSI参考模型解释通信过程 ##

![在这里插入图片描述][20200517233756799.gif_pic_center]  
主机A和主机B之间可能有中间系统,中间系统最高只能解析(物理层,数据链路层,网络层).

## 详解OSI7层模型,每一层的功能: ##

#### 应用层:所有能喝用户交互产生网络流量的程序 ####

*  典型应用层服务:
    
     *  文件传输(FTP)
     *  电子邮件(SMTP)
     *  万维网(HTTP)
     *  …

#### 表示层:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法和语义) ####

*  功能一:数据格式变化
 *  功能二:数据加密解密
 *  数据的压缩和解压缩

#### 会话层:向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据,也是建立同步 ####

*  功能一:建立、管理、终止会话
 *  功能二:使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信,实现数同步
 *  适用传输大文件

#### 传输层:负责主机中`两个进程`的通信,即端到端的通信.传输单位是报文或者用户数据报. ####

*  功能一:`可`靠传输,不可靠传输
    
     *  可靠传输:要求发送报文或者用户数据报时得到接收端的回应"我收到了"
     *  不可靠传输:发送端只管发送,不考虑接收端是否能够收到报文和数据
 *  功能呢二:`差`错控制
    
     *  确认和调整发送端发送到接收端的信息的顺序是否是要求的顺序
 *  功能三:`流`量控制
    
     *  解决发送端可接收端速度不匹配的问题,加入接收端接受能力有限,那么发送端也会适当的降低发送的速度
 *  功能四:复`用`分用
    
     *  复用:多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务
     *  分用:运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程
     *  例如:QQ和微信都能使用传输层(传输层是端到端的传输每个应用都有自己的端口号,并维护了一个属于自己端口号的进程),-----复用. 使用QQ和微信发送消息,都能分别在接收端上收到消息,互不干扰-----分用
 *  主要协议TCP/IP协议

#### 网络层: ####

*  主要任务

主要任务是把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务.网络层传输单位是数据表.

*  功能一:路由选择:
    
     *  发送端发送数据到接收端有很多路径,要根据网络情况和路由算法选择出`最佳路径`
 *  功能二:流量控制:
    
     *  解决发送端可接收端速度不匹配的问题,加入接收端接受能力有限,那么发送端也会适当的降低发送的速度
 *  功能三:差错控制确认和调整发送端发送到接收端的信息的顺序是否是要求的顺序
 *  功能四:拥塞控制:
    
     *  若所有结点都来不及接受分组,而要丢弃大量分组的话,网络就处于拥塞状态.因此要采用一定的措施,缓解这种拥塞.(注意在传输层中的流量控制是针对于发送端的,但是拥塞控制是针对所有的结点)
 *  主要协议:IP、IPX.ICMP.IGMP.ARP.RARP.OSPF

#### 数据链路层： ####

*  主要任务

主要任务是把网络层传下来的数据报`组装成帧`.数据链路层/链路层的传输单位是帧.

*  功能一:成帧(定义帧的开始和结束)
    
     *  我们在物理层拿上来的数据是0101的比特流序列,只有定义了帧的开始和结束的01序列,我们才能吧数据拿出来
 *  功能二:差错控制:
    
     *  帧错+位错 一般的处理方式是,丢弃错误的帧,或者纠错
 *  功能三:流量控制:
    
     *  解决发送端可接收端速度不匹配的问题,加入接收端接受能力有限,那么发送端也会适当的降低
 *  功能四:访问(接入)控制:
    
     *  控制对信道的访问
 *  主要协议:SDLC.HDLC.PPP.STP

#### 物理层 ####

*  主要任务:

在`物理媒体`上实现比特流的`透明传输`.(既是把比特流转化为电信号用于接下来的传输),物理层的传输单位是:比特

`透明传输`:指不管所传数据是什么样的比特组合,都应当能在链路上传输

*  功能一:定义接口特性
 *  功能二:定义传输模式:
    
     *  单工:只有一个能作为发送端
     *  半双工:双方都可以作为发送端,但是同一时间只能有一方发送数据
     *  双工:双方都可以作为发送端,同一时间双方都可以发送数据给对方
 *  功能三:定义传输速率
 *  功能四:比特同步
 *  功能五:比特编码
 *  主要协议:Rj45,802.3

# TCP/IP模型和5层参考模型: #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## OSI参考模型和TCP/IP参考模型相同点: ##

1.  都分层
2.  基于独立的协议栈的概念
3.  都可以实现异构网络互联

## OSI参考模型和TCP/IP参考模型不同点: ##

1.  OSI定义了三点:服务.协议.接口
2.  OSI先出现,参考模型先于协议发明,不偏向特定的协议
3.  TCP/IP设计之初就考虑到了异构网`互联`问题,因此将IP作为重要层次
4.  在网络层和传输层的通信方式不同

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">层级</th> 
   <th align="center">OSI/OSI参考模型</th> 
   <th align="center">TCP/IP参考模型</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">网络层</td> 
   <td align="center">无连接+面向连接</td> 
   <td align="center">无连接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">传输层</td> 
   <td align="center">面向连接</td> 
   <td align="center">无连接+面向连接</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

`面向连接`分为三个阶段:第一是建立连接,在此阶段,发出一个建立连接的请求.只有在连接成功建立之后,才能开始数据传输,这是第二阶段.接着当数据传输完毕,必须释放连接.而面向`无连接`没有这么多阶段,它直接进行数据传输.

# 五层参考模型 #

5层参考模型:综合额OSI和TCP/IP的优点:

1.  OSI对于每层的功能和介绍很具体详细
2.  TCP/IP对于层次较少,且每层之间的功能交叉较少  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 5层参考模型的数据封装和解封装 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

# 第一章知识总结 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

[2020051723360037.gif_pic_center]: /images/20210724/ca7ef7c0fc8549e881dc59c6fa197e68.png
[20200517233756799.gif_pic_center]: /images/20210724/60f90c9acbea41a6a69cb8653757c45f.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20210724/98e559c6945f4d7eaca03d4194dae1e1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20210724/ec56a0974cc842a8b65417c76dfb3c70.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzQyMjIz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20210724/6cc4dbc3a2d142cfb77df99b2169b49d.png