【计算机网络】计算机网络概述 : 总结 ( 概念 | 组成 | 功能 | 分类 | 性能指标 | OSI 七层参考模型 | TCP/IP 模型 | 五层参考模型 )★★★

文章目录

一、计算机网络概念 ★

二、计算机网络组成 ★

三、计算机网络功能 ★

四、计算机网络分类 ★

五、性能指标 ★★

六、分层架构 ★★

一、计算机网络概念 ★

计算机网络 是 互连的 , 自治的 计算机集合 ;

互连 : 互联 互通 ;

自治 : 计算机系统之间 , 没有主从关系 , 都是 互相独立的 ;

参考博客 : 【计算机网络】计算机网络 相关概念 ( 计算机网络概念 | 计算机网络功能 | 组成 | 工作方式 | 功能组成 | 分类 )

二、计算机网络组成 ★

计算机网络组成 :

① 硬件 : 主机 , 链路 ( 双绞线 , 光纤 ) , 路由器 , 交换机 ;

② 软件 : 安装在主机上的软件如 QQ , 微信 等 ;

③ 协议 : 一系列 规则 , 约定 的集合 ;

计算机网络 工作方式 :

① 边缘部分 : 用户直接使用的主机 , 有两种使用方式 , C / S 客户端服务器 方式 , P2P 方式 ;

② 核心部分 : 为边缘部分进行服务 , 由路由器 , 网络组成 ;

参考博客 : 【计算机网络】计算机网络 相关概念 ( 计算机网络概念 | 计算机网络功能 | 组成 | 工作方式 | 功能组成 | 分类 )

三、计算机网络功能 ★

1 . 计算机网络功能组成 :

计算机网络 具有 两大功能 , 数据通信 , 和 资源共享 ;

根据上述两大功能 , 将计算机网络分成

通信子网

资源子网

两大类 ;

通信子网主要实现数据通信功能 , 资源子网主要实现 资源共享 / 数据处理 功能 ;

2 . 七层网络架构中 与 通信子网 , 资源子网 对应关系 :

① 资源子网 : 实现资源共享功能的设备和软件的集合 ;

应用层

表示层

会话层

② 传输层 : 是 资源子网 和 通信子网的传输接口 ;

③ 通信子网 : 各种传输介质 , 通信设备 , 相应的网络协议 ;

网络层 : 路由器

数据链路层 : 交换机 , 网桥

物理层 : 集线器 , 中继器

参考博客 : 【计算机网络】计算机网络 相关概念 ( 计算机网络概念 | 计算机网络功能 | 组成 | 工作方式 | 功能组成 | 分类 )

四、计算机网络分类 ★

计算机网络 分类 :

① 按照分布范围 :

广域网 ( WAN ) : 主要使用交换技术 ;

城域网 ( MAN )

局域网 ( WAN ) : 主要使用广播技术 ;

个人网 ( PAN ) : 又叫 个人区域网 ;

② 按照使用者分 :

公用网 : 交钱就可以使用的网络 ;

专用网 : 银行 , 铁路 , 军队 , 专用的网络 , 需要有相应权限 , 才能进入该网络 ;

③ 按照交换技术分 :

电路交换

报文交换

分组交换

④ 按照拓扑结构分 :

总线型

星型 : 如果星型结构 有 6 66 个节点 , 那么该星型结构有 5 55 条链路 ;

环型

网状型 : 用于广域网 ;

⑤ 按照传输技术分 :

广播式网络 : 所有主机 共享 通信 信道 , 接收到信息首验证是否是发给自己的 , 如果不是丢弃 ;

点对点网络 : 使用 分组转发 , 路由选择 机制 , 一对一通信 ;

参考博客 : 【计算机网络】计算机网络 相关概念 ( 计算机网络概念 | 计算机网络功能 | 组成 | 工作方式 | 功能组成 | 分类 )

五、性能指标 ★★

1 . 计算机网络 “速率” 简介 :

① “速率” 概念 : 计算机网络 上 , 主机在数字信道上传送数据位数 的速率 ;

② 其它别名 : 又称为 数据率 , 数据传输率 , 比特率 ;

③ 速率单位 : b/s , kb/s , Mb/s , Gb/s , Tb/s , 注意是 比特 / s , bit , 不是字节 Byte ;

④ 速率单位换算 : 1 11 Tb/s = 1 0 3 10^310

3

 Gb/s = 1 0 6 10^610

6

 Mb/s = 1 0 9 10^910

9

 kb/s = 1 0 12 10^{12}10

12

 b/s ;

2 . “带宽” 概念 :

频域定义 : 某个 信号 具有的 频带宽度 , 最高频率 减去 最低频率 的差值 , 单位是 赫兹 ( Hz ) ;

时域定义 : 计算机网络中的定义时该定义 , 表示单位时间内 网络通信线路传输数据的能力 , 网络设备支持的最高速度 , 单位是 b/s , kb/s , Mb/s , Gb/s , Tb/s ;

带宽指的是 网络接口传输数据的能力 , 传输介质是光纤 / 双绞线 , 速度都是一样的 ;

3 . “吞吐量” 概念 : 单位时间内 , 通过某个 网络接口 的数据量 , 单位是 b/s , kb/s , Mb/s , Gb/s , Tb/s ;

“吞吐量” 受 网络带宽 / 网络额定速率 限制 ;

4 . “时延” 概念 : 数据 从 网络 的一端 传送到 另一端 花费的时间 , 又称为 延迟 , 迟延 , 单位是 秒 ( s ) , 毫秒 ( ms ) ;

① 发送时延 : 从 数据分组 的第一个比特位开始计时 , 到最后一个比特位发送完毕 , 所需要的时间 ; 计算公式为 发 送 时 延 = 数 据 长 度 信 道 带 宽 发送时延 = \cfrac{数据长度}{信道带宽}发送时延=

信道带宽

数据长度

 , 上面的信道带宽又称为发送速率 , 是网络接口的最大传输能力 ;

② 传播时延 : 电磁波在网络介质上传播的时间 , 计算公式为 传 播 时 延 = 链 路 长 度 电 磁 波 在 网 络 介 质 的 传 播 速 度 传播时延 = \cfrac{链路长度}{电磁波在网络介质的传播速度}传播时延=

电磁波在网络介质的传播速度

链路长度

 ;

③ 排队时延 : 路由器上 , 等待 可用的 输入 / 输出 链路的时间 ;

④ 处理时延 : 主机 , 路由器上 , 处理接收到的分组信息 , 如提取分组的首部信息 , 检错 , 查找出口 等操作 ; 上述操作花费的时间成为处理时延 ;

5 . 时延带宽积

“时延带宽积” 是 描述数据量的属性 , 表示在链路上的数据量 ;

计算公式 : 时 延 带 宽 积 ( b i t ) = 传 播 时 延 ( s ) × 带 宽 ( b i t / s ) 时延带宽积 (bit) = 传播时延 ( s ) \times 带宽 ( bit / s)时延带宽积(bit)=传播时延(s)×带宽(bit/s)

6 . 往返时延 RTT ( Round-Trip Time ) : 从 发送方 发送数据开始 , 到 发送方 接收到 接收方 的 确认数据 , 总共经历的时延 ;

往返时延 RTT 包含的时间 :

2 22 倍的传播时延

接收方处理时延

路由器转发处理时延

RTT 不包括从 发送方 的发送时延 , 和发送方的处理时延 ;

7 . “利用率” 概念 :

信道利用率 : 数 据 通 过 的 时 间 总 时 间 \cfrac{数据通过的时间}{总时间}

总时间

数据通过的时间

网络利用率 : 将上述所有的信道利用率 , 加权 , 求平均值 ;

参考博客 : 【计算机网络】计算机网络 标性能指标 ( 速率 | 带宽 | 吞吐量 | 时延 | 时延带宽积 | 往返时延 RTT | 利用率 )

六、分层架构 ★★

1 . 分层结构 :

① 实体 : 每一层 的活动 元素 是实体 ; 同一层的实体称为对等实体 ;

② 协议 : 对等实体 之间 数据交换 的 一系列规则 , 标准 , 约定 , 称为 网络协议 ; 协议是水平方向的 ;

③ 接口 : 每两层之间的位置 , 称为 接口 , 上层使用下层服务的入口 ;

④ 服务 : 每两层之间提供的操作 , 称为 服务 ; 计算机网络中 , 上层使用下层的服务 ; 服务是垂直方向的 ;

2 . “协议” 三要素 :

① 语法 : 数据传输格式

② 语义 : 要完成的功能

③ 同步 : 各种操作顺序

3 . OSI 七层参考模型 : 由高到低 如下

应用层 : 加上 / 删除 应用层 首部 ;

表示层 : 加上 / 删除 表示层 首部 ;

会话层 : 加上 / 删除 会话层 首部 ;

上面的层级属于 资源子网 , 负责数据处理 ;

传输层 : 资源子网 与 数据子网的接口 ; 加上 / 删除 传输层 首部 ;

下面的层级属于通信子网 , 负责数据通信 ;

网络层 : 加上 / 删除 网络层 首部 ;

数据链路层 : 加上 / 删除 数据链路层 首部 ; 同时又加上 / 删除 了 数据链路层 尾部信息 ;

物理层 : 不添加任何信息 , 直接传输上面数据链路层封装好的信息 ;

速记方法 ( 双击 ) ( 物联网淑惠试用 )

通信双方的 主机 涉及到全部 七层 模型 ;

中间的 路由器 , 只涉及 网络层 , 数据链路层 , 物理层 , 三层 ;

4 . TCP/IP 参考模型 与 OSI 参考模型 不同点 :

① 分层结构概念 : OSI 定义了 服务 , 协议 , 接口 概念 ;

② 模型协议顺序 : OSI 先定义参考模型 , 然后根据模型制定协议 ;

③ 协议优先级 : TCP/IP 关注异构网络互联问题 , 将 IP 作为重要层次 ;

④ 连接方式不同 :

TCP/IP : 网络层 无连接 , 传输层 无连接 ( UDP ) + 面向连接 ( TCP )

OSI : 网络层 无连接 + 面向连接 , 传输层 面向连接 ;

网络层 的 IP 协议是面向无连接的 , 因此 TCP/IP 与 OSI 在网络层都有无连接通信 ;

传输层 是 “端到端” ( 进程与进程 ) 之间的通信 , 传输层主要是为了实现可靠传输而存在的 , 可靠传输都需要建立好连接 , 因此 TCP/IP 与 OSI 在 传输层 都有 面向连接的通信 ;

5 . 五层参考模型 :

① 应用层 : 支持网络应用 , 对应协议 FTP , SMTP , HTTP ; 添加 / 删除 首部 信息 ;

② 传输层 : 两个进程之间数据传输 , 对应协议 TCP . UDP ; 添加 / 删除 首部 信息 ;

③ 网络层 : 两个主机之间的 数据分组 路由 与 转发 , 对应协议 IP , ICMP , OSPF ; 添加 / 删除 首部 信息 ;

④ 数据链路层 : 将 网络层 传下来的 数据报 组装成 帧 , 对应协议 Ethernet , PPP ; 添加 / 删除 首部和尾部 信息 ;

⑤ 物理层 : 比特数据的透明传输 ;

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