体系结构

应用层：使用的各种应用要用什么样的应用协议，协议是什么工作原理，万维网-http，电子邮件- SMTP、POP3等，文件传输-FTP 对应到寄快递，就是准备好要邮寄的物品

传输层：网络应用层只是准备好自己的业务数据，传输层会把这些数据交给专门的传输层，提供一些可靠性高或者低的服务，对数据做一些检查，发现数据有问题的话协调上下通信的链条等等 把邮寄的物品交给邮政公司，公司对包裹进行一个简单的检查和打包

网络层：选择路径 寄包裹时要运输，根据目的地或者大小进行分拣，选择运输工具以及走哪条路

数据链路层与局域网：实现物理层的传输比特流的功能，实现数据链路层的点到点的数据帧的可靠传输功能 卡车司机或者快递小哥

1、计算机网络基本概念

【计算机网络】： 是利用通信设备与通信链路或者通信网络，互联位置不同、功能自治的计算机系统，并遵循一定的规则实现计算机系统之间信息交换。

概括性的定义：计算机网络是互连的、自治的计算机的合集。

【协议】： 网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，包括三个基本要素：语法、语义、时序；

• 语法： 实体之间交换信息的格式与结构 【以寄信为例：寄信结构，左上角填写收信人邮编，右下角填写寄信人右边，中间填写地址和姓名】
• 语义： 实体之间交换的信息中需要发送或者包含哪些控制信息，这些信息具体的含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端如何响应 【邮编代表某个地方】
• 时序： 实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或者适应彼此的速度 【寄信顺序：写信--送到邮局--邮局处理--对方收到信--对方回应】

【计算机网络的功能】：

• 硬件资源共享：云平台的计算能力，存储能力
• 软件资源共享：云平台的软件信息
• 信息资源共享

【计算机网络的分类】：

• 按覆盖范围分类：

  • 个域网：范围几米，比如蓝牙
  • 局域网：几十米到几百米，比如办公室wifi
  • 城域网：几十公里，城市
  • 广域网：范围更大，城市到城市

• 按拓扑结构（物理形态以什么样的形式把设备连接起来）：

  • 星形：容易进行管理和控制，出现故障容易隔离；所有设备都依赖于中心节点中心节点出现故障后整个系统就会瘫痪；线路多，费用高。
  • 总线形状：BUS，构造简单；网络性能低；故障难以诊断，也难以隔离
  • 环形：构造简单，故障难以诊断，难以隔离；增加新结点或者删除旧结点比较复杂
  • 网状：两个节点通信时有很多条路径，比较复杂；管理不方便，造价高
  • 树形：星形结构的组合，特征和星形结构一样
  • 混合拓扑结构：兼有这几种网络的特点，但是更加复杂

• 按交换方式：

  • 电路交换网络：固定电话
  • 报文交换网络：电报
  • 分组交换网络：现在常用的一种

• 按网络用户属性：

  • 公用网：移动、联通等等
  • 私用网：办公室wifi等等

2、计算机网络结构

• 1、网络边缘

  使用的各种运行数据处理的设备，比如电脑、手机、终端；连接到网络上的所有端系统构成了网络边缘，也称为资源层。

• 2、接入网络：接入网络实现网络边缘的端系统与网络核心的连接与接入

  • 电话拨号
  • 非对称用户数字线ADSL，速度比电话拨号块，实际上用的还是电话线路，但是是电话的物理线路，和电话拨号是不同的信道
  • 混合光纤同轴电缆HFC
  • 局域网
  • 移动接入网络，移动通信技术

• 3、网络核心

  网络核心是由通信链路互连的分组交换设备构成的网络，作用是实现网络边缘中主机之间的数据中继与转发；主要是进行通信交换的通信节点，只进行数据的转发，不进行数据的处理，也不提供网络服务。 进行数据处理和提供网络服务的是网络边缘（服务器，电脑，终端）--也称为通信层

3、数据交换技术

3.1、数据交换技术的演变

数据交换技术.jpg

• 最早期：通过线路直接把点连接起来，两个节点想要通信，必须有线路进行连接，线路数量大，成本高；
• 中期：通过一个交换设备把其他节点连接起来，产生了数据交换的概念；缺点：交换设备的端口有限，能连接的设备也有限，规模较小，在局域网中经常使用，如果要建立一个更大的网络是完全不够的；
• 后期：在整个网络的核心，使用很多交换节点通过网状的结构形成的子网，需要进行通信的某一个主机或者终端连接到某一个交换节点上即可。

3.2、交换技术

• 1、电路交换：在电路交换网络中，首先需要通过中间交换节点为两台主机之间建立一条专用的通信线路（建立连接的过程就是拨号），称为电路，然后利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路。

电路交换.jpg

优点：实时性高，时延和时延抖动都较小；缺点：对于突发性数据传输，信道利用率低（没有数据传输的时候，仍要占用信道，比如打开一个网页，打开的一瞬间要进行数据传输，但是阅读的时候并不需要数据传输，却仍在占用信道），传输速率单一。

• 2、报文交换：以报文为单位在交换网络的各个节点之间以存储-转发的方式传送。
  发送数据不用事先拨号，不需要建立连接，直接把数据发送到最近的交换节点；只有当报文被转发的时候才占用相应的信道，不会独占信道，成本低；交换节点需要缓冲存储，报文需要排队，增加了延时（传输数据的时候，中间节点需要把整个报文依次接收然后存储下来，接收存储完整的节点之后，才会向下一个节点进行交付，这个过程就叫做存储-转发）

• 3、分组交换：这是现在网络的主要通信方式，借鉴了报文交换的存储-转发的方式，区别在于分组交换是将一个完整报文拆分成若干个分组，每次向交换节点传送一个分组，交换节点每次接收一个分组（过程：接收第一个分组，存储第一个分组，转发第一个分组的同时接收第二个分组）

  优点：交换设备存储容量要求低；交换速度快；可靠传输效率高；更加公平
  分组长度的确定：与延迟时间和误码率有关。

4、计算机网络性能，指标如下：

• 1、速率与带宽：速率是指网络单位时间内传送的数据量，也称为数据传输速率或者数据速率。速率的基本单位是bit/s（位每秒，bps）；在计算机网络中，有时也会用带宽这一术语描述速率；带宽原本是指信号具有的频带宽度，即信号成分的最高频率与最低频率之差，单位为Hz（赫兹）

• 2、时延：时延是指数据从网络中的一个结点（主机或交换设备）到达另一结点所需要的时间；分组的每条传输过程主要产生四类时间延迟：结点处理时延（结点要接收、存储、转发数据）、排队时延（到了某个结点，若它有数据没处理完，则需要排队）、传输时延（传输率，数据全部发送到线路上需要多久时间，类比，搬运工人花多久时间把物体搬到传输带上）、传播时延（从a到b的传输时间，即从传送带这头到那头的传输时间）。

• 3、时延带宽积：一段物理链路的传播时延与链路带宽的乘积。表示这一段链路可以容纳的数据位数。也称为以位为单位的链路长度。

• 4、丢包率：丢包率常被用于评价和衡量网络性能的指标，在很大程度上反映网络的拥塞程度（分组传输到某个结点后，按理说应该被接收、存储和转发，但是网络很拥堵，该结点能存储的数据有限，新来的分组没有办法进行存储和排队，就会把该分组丢掉，在网络上就丢失了，永远无法到达终点）；丢包率=丢失分组总数/发送分组总数。

• 5、吞吐量：单位时间内源主机通过网络向目的地主机实际送达的数据量；经常用于度量网络的实际数据传输能力，即网络实际可以到达的源主机到目的主机的数据传输速率。

5、*计算机网络体系结构

计算机网络分层体系结构：

1）分层思想：计算机网络完成的所有功能可以划分为若干层，每层完成一部分子功能，每层在完成相应功能时与另一通信实体的相同层按照某种协议进行信息交换。

2）体系结构定义：计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合称为计算机网络体系结构。

OSI参考模型（国际标准）
应用层--表示层--会话层--传输层--网络层--数据链路层--物理层。

TCP/IP参考模型（实际厂商都是按照这个模型进行实现的）

TCPIP.jpg

对应：网络接口层--物理层和数据链路层 实现物理层的传输比特流的功能 实现数据链路层的点到点的数据帧的可靠传输功能
网际层--网络层 实现网络之间从源主机到目的主机 路径选择的功能
运输层--传输层 复用、分用、可靠传输
应用层--会话层、表示层、应用层 应用功能

五层参考模型（理论）：7层太多太细，4层太少，于是理论上有了五层参考模型。
应用层（报文）--传输层（段）--网络层（数据报）--链路层（帧）--物理层（比特）