0%

计算机网络-概述

来自 www.cyc2018.xyz 的内容

概述

网络的网络

计算网络是由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机,集线器,交换机或路由器等

网络把主机连接起来,而互联网(internet)是把多种不同的网络连接起来,因此互连网是网络的网络。而互联网(Internet)是全球范围的互连网。

img

ISP

ISP(internet service provider)译为互联网服务提供商,类似中国电信,中国移动,中国联通就是国内有名的ISP。ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址,然后一些机构和个人从某个ISP获取IP地址的使用权,并可通过该ISP连接到互联网。三层ISP结构分为 主干ISP,地区ISP,本地ISP

从原理上讲。只要每一个本地ISP都安装了路由器连接到某个地区ISP,而每一个地区ISP也有路由器连接到主干ISP,那么在这些相互连接的ISP的共同作用下,就可以完成互联网中的所有的分组转发任务。

img

互联网交换点(IXP):为了更快地转发分组,IXP允许两个网络直接连接并交换分组,而不需要通过第三个网络来转发分组。例如上图中,主机A和主机B通过2个地区ISP连接起来了,就不必经过最上层的的主干ISP来转发分组。典型的IXP由一个或多个网络交换机组成

主机之间的通信方式

客户-服务器(C/S)

客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。客户端之间不能直接交流。

对等(P2P)

不区分客户和服务器。

电路交换与分组交换

电路交换

电路交换用于电话通信系统,两个用户要通信之前需要建立一条专用的物理链路,并且在整个通信过程中始终占用该链路。由于通信的过程中不可能一直在使用传输线路,因此电路交换对线路的利用率很低,往往不到 10%

分组交换

每个分组都有首部和尾部,包含了源地址和目的地址等控制信息,在同一个传输线路上同时传输多个分组互相不会影响,因此在同一条传输线路上允许同时传输多个分组,也就是说分组交换不需要占用传输线路。在一个邮局通信系统中,邮局收到一份邮件之后,先存储下来,然后把相同目的地的邮件一起转发到下一个目的地,这个过程就是存储转发过程,分组交换也使用了存储转发过程

时延

总时延 = 排队时延 + 处理时延 + 传输时延 + 传播时延

排队时延

分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间,取决于网络当前的通信量。

处理时延

主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间,例如分析首部、从分组中提取数据、进行差错检验或查找适当的路由等。

传输时延

主机或路由器传输数据帧所需要的时间。一帧数据有长度 delay = l / v(bit/s) 其中 l 表示数据帧的长度,v 表示传输速率

传播时延

电磁波在信道中传播所需要花费的时间,电磁波传播的速度接近光速


计算机网络体系结构

img

五层协议

  • 应用层 :为特定应用程序提供数据传输服务,例如 HTTP、DNS 等协议。数据单位为报文。
  • 传输层 :为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多,定义通用的传输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议:传输控制协议 TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据单位为报文段;用户数据报协议 UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务,数据单位为用户数据报。TCP 主要提供完整性服务,UDP 主要提供及时性服务。
  • 网络层 :为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。
  • 数据链路层 :网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。
  • 物理层 :考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使数据链路层感觉不到这些差异。

OSI

其中表示层和会话层用途如下:

  • 表示层 :数据压缩、加密以及数据描述,这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。
  • 会话层 :建立及管理会话。

五层协议没有表示层和会话层,而是将这些功能留给应用程序开发者处理

TCP/IP 协议

它只有四层,数据链路层和物理层合并为网路接口层。并且 TCP/IP协议中,应用程序可以直接使用网络层或者网络接口层的,不严格遵守OSI分层的概念。

数据在各层的传递

preview

在向下的过程中,需要添加下层协议所需要的首部或者尾部,而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。

路由器只有下面三层协议,因为路由器位于网络核心中,不需要为进程或者应用程序提供服务,因此也就不需要传输层和应用层。

物理层

通信方式

根据信息在传输线上的传送方向,分为以下三种通信方式:

  • 单工通信:单向传输
  • 半双工通信:双向交替传输
  • 全双工通信:双向同时传输

带通调制

带通调制 就是用 根据 要传输的信号,去调制载波。将规则周期变化的载波(例如正弦波)调制为我们期待的信号。为什么要调制呢?因为按照通信中的理论,无线通信的条线长度和波长是有对应的关系的,而我们要传输的信号通常不固定或者频率很低,所以为了灵活应对不同的传输信号,使用固定的合适的频率去做载波做无线传输。

模拟信号是连续的信号,数字信号是离散的信号。带通调制把数字信号转换为模拟信号。