快速理解计算机网络基础

2017/9/2  距离演艺开学还有一周,开始重温计算机网络,并理出自己的逻辑理解。

《计算机网络》

1. 什么是计算机网络?  

 计算机网络=通信技术+计算机技术。

计算机网络就是互联的、自治的计算机集合。当主机数量大、距离远的时候,我们通过交换网络互联主机,其交换节点一般是路由器routers或交换器switchers。

2.什么是Internet?

从组成细节上来看,Internet就是通过ISP将各小互联网互联在一起的全球最大的互联网(数以百万计的计算设备通过通信链路和路由设备互联在一起);另外,从服务角度来看,Internet给我们的网络应用提供了API应用编程接口,使得我们的数据可以通过互联网进行发送和接受。

3.网络协议 network protocal 

对于计算机网络非常重要。硬件(主机/路由器/通信链路等)是计算机网络的基础;而网络协议是数据交换过程中事先约定好必须遵从的规则。e.g  TCP   IP    HTTP     802.11

协议的三要素:语法、语义、时序

4.计算机网络结构

网络边缘:主机(端系统)、网络应用(如Web、email);客户/服务器应用模型(如Web应用,FTP);对等模型P2P(无专用服务器,通信在对等实体之间进行,如QQ、Skype)

物理介质:有限或无线通信链路。接入网络分为 家庭住宅接入网络、机构接入网络(企业/学校)、移动接入网络。用户最关心的是 1.带宽bandwidth(bps)2.接入方式是独占/共享?

接入网络有电缆网络cable modern 频分多路复用:在不同的频带(载波)上传播不同的频道,上行一般比下行快得多,上行适用于下载,下行是用于上传。

现在典型的家庭接入网络如下图

机构(企业)接入网络:目前,端系统直接联系以太网交换机,以太网再连接机构路由器。带宽在10Mbps/100Mbps/1Gbps/10Gbps。

无线接入网:通过共享无线接入网络链接端系统与路由器。无线局域网LANs同一栋建筑内11Mbps-54Mbps;广域无线接入,通过电信运营商,覆盖范围在几十公里,如4G,3G网络,带宽1Mbps/10Mbps/100Mbps。

核心网络:互联的路由器(分发器)  网络核心的关键功能:路由+转发(按照一个本地转发表来运行路由算法,再进行转发),网络核心解决的基本问题就是 数据交换!

5.Internet的结构


一级商业ISPs(Internet Servies Providers)提供了国家或国际范围内的覆盖(如网通/电信/AT&T),还有一些大型的内容提供商(content provider network,如Google),通过IXP互联并连接区域ISP。最后连接到access ISP。

6.数据交换

如何动态分配传输资源?

电路交换:最具代表性的就是电话网络,具有资源独占性。电路交换网络如何共享中继线?“多路复用技术” multiplexing 将通信资源(带宽)划分为“资源片”,分配给每路通信calls,每路呼叫独占分配到的资源片,也有可能出现闲置。  典型:频分多路复用FDM,时分多路复用TDM,波分多路复用WDM,码分多路复用CDM

报文交换:以整个报文为整体单位进行存储—转发。

分组交换:分组交换需要报文的拆分与重装,分组=头+数据,统计分组电路实现共享。但分组交换不仅用时少,交换节点所需内存小,可以允许更多的用户同时使用网络资源。

7.速率即数据率(data rate)数据传输的速度 / 比特率(bit rate)

8.带宽(bandwith)在通信中指信号具有的频带宽度,最高频率与最低频率只差,单位Hz;但在网络中的带宽是指在信道中所能传达的最高数据率(bps)。 

9.延迟


分组延迟的四种

dproc:处理延迟(通常很小<msec)

dqueue:排队延迟(很不确定)

dtrans:传输延迟(L:分组长度bits,R:链路带宽,dtrans=L/R)

dprop:传播延迟(S:物理链路长度,s:信号传播速度2.0*10^8m/s)

时延带宽积 = 传播时延dprop x 带宽bps   (  以比特为单位的链路长度  )

10. 丢包

丢包率 = 丢包总数/发送的包的总数

吞吐量 : 在发送端与接收端之间的传输数据速率bps

即使吞吐量(给定时刻的速率)               平均吞吐量(一段时间的速率)

取决于端到端的瓶颈链路  min(Rs,Rc,1/10R)

11.计算机网络体系结构network architecture——分层结构


分层网络体系结构基本概念

协议是在两个对等实体间进行通信的规则集合,是“水平的”;服务是由下层实体向上层提供的,是“垂直的”。下层协议的实现对上层的服务用户是透明的。相同层之间通过接口进行交互,通过服务访问点SAP(Service Access Point),交换原语,指定请求的特殊服务。


OSI参考模型 —— 支持异构网络系统的互联互通(国际标准)

上四层是端到端的end-to-end,每一层一层都会进行数据封装。目的是增加控制信息PDU,这些控制信息包括标识接收端/发送端的地址、差错检测编码、协议控制。

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