计算机网络基本概念
计算机网络
- 计算机网络 = 通信技术 + 计算机技术
- 通过交换网络互连主机
Internet
- 全球最大的互联网络
- ISP(Internet Service Provider)
- 组成：
- 计算设备：运行各种网络应用
- 通信链路：光纤、铜缆、无线电、卫星等
- 分组交换（转发数据包）：路由器、交换机
- 服务：
- 为网络应用提供通信基础设施：web、email、社交网络
- 为网络应用提供接口：
- 支持应用程序“连接”Internet，发送/接收数据
- 提供数据传输服务(类似邮政系统)
网络协议
- 协议是计算机网络有序运行的重要保证：仅有硬件(主机、路由器、通信链路等)，还无法进行计算机网络中的数据交换，还必须遵守事先约定好的规则——协议。
- 协议规定了通信实体之间所交换信息的格式、意义、顺序，以及采取的动作
- 协议的三要素：语法、语义、时序
- 常见协议：TCP , IP , HTTP , Skype , 802.11
- Internet协议标准
- RFC：Request for Comments
- IETF：互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force)
计算机网络结构
网络边缘
- 主机（端系统）
- 位于“网络边缘”
- 运行网络应用程序：Web、email等
- 网络应用
- 客户/服务器（client/server）应用模型
- 客户发送请求，并接收服务器响应
- 对等（peer-peer，P2P）应用模型
- 无专用服务器
- 通信再对等的实体之间进行
- 如：QQ
接入网络、物理介质
- 有线或无线通信链路
- 数字用户线路（DSL）
- 电缆网络
- 作用：将网络边缘接入核心网（边缘路由器）
- 家庭接入网络
- 机构(企业)接入网络
- 移动接入网络
通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器
网络核心(核心网络)
- 本质：互联的路由器
- 网络核心的关键功能：路由+转发
- 网络的网络
- 端系统通过**接入ISP（access ISPs）**连接到Internet
- 接入ISP必须进一步互连，构成复杂的网络互连的网络
网络核心
数据交换
- 如何实现数据通过网络核心从源主机到达目的主机？
——数据交换 - 为什么需要数据交换？
- N²链路问题
- 连通性
- 网络规模
- 交换的两层含义
- 交换设备具备动态转接功能
- !
- 交换网络具备动态分配传输资源功能
- 数据交换的类型
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
电路交换
- 最典型的电路交换网络：电话网络
- 电路交换的过程：
- 建立连接（呼叫/电路建立）
- 通信
- 释放连接（拆除电路）
- 电路交换的特点：资源独占
- 电路交换网络的链路共享
电路交换网络如何共享中继线？
——多路复用（Multiplexing）
报文交换
发送信息整体
例如：发电报
分组交换
将信息整体拆分成一系列相对较小的数据包进行发送
分组交换的共享链路采用统计多路复用
分组交换需要报文的拆分与重组
拆分和重组会产生额外时间开销，，分组时加上头部信息也会产生额外开销，因为是在源主机和目的主机上进行拆分和重组，所以额外开销并不严重，不再考虑
整个报文的传输时间+最后一个分组的传输时间（所有路由器都走一遍）
分组交换优于报文交换（传输时间衡量）
Internet的数据交换是分组交换
分组交换优点：
- 适用于突发数据传输网络（突发使用网络（发邮件等间歇性使用网络））
- 资源充分共享
- 简单、无需建立呼叫
分组交换劣势：
- **可能产生拥塞（congestion）：**分组延迟和丢失
- 需要协议处理数据传输和拥塞控制
多路复用
多路复用（Multiplexing），简称复用，是通信技术中的基本概念
原理：
- 将链路/网络资源（如带宽）划分为“资源片”；
- 将资源片分配给各路“呼叫”（calls）；
- 每路呼叫独占分配到的资源进行通信；
- 资源片可能“闲置”（idle）（无共享）
典型的多路复用方法：
频分多路复用（FDM ）
将信道资源按频率划分
例如：有线电视网络
频分多路复用的各用户占用不同的带宽资源**（频率带宽 单位：HZ）**
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中始终占用这个频带
时分多路复用（TDM）
将信道资源按时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每个用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙传输数据
每个用户所占用的时隙是周期性出现（其周期就是TDM帧的长度）
所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度
波分多路复用（WDM）
将信道资源按按光的波长划分
本质上是频分多路复用
码分多路复用（CDM）
统计多路复用
