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第一章 计算机网络概述

第一节 计算机网络基本概念

1.计算机网络的基本定义

2.协议的定义

3.计算机网络的功能

20.计算机网络的功能是在不同主机之间实现快速的信息交换 21.通过信息交换,计算机网络可实现“资源共享”这一核心功能。 22.资源共享包括硬件资源共享,软件资源共享和信息资源共享 (1)硬件资源共享:即一台主机上的硬件设备可以被另一台主机使用。典型的是云计算和云存储。 (2)软件资源共享:网络上的主机可以远程访问,使用服务器上的大型软件。SaaS(软件即服务)是目前互联网环境下软件共享的典型形式。 (3)信息资源共享:计算机网络所支持的信息交换就是典型的信息共享形式。

4.计算机网络的分类

23.按覆盖范围分类 (1)个域网,1~10m.典型的代表,蓝牙数据传输 (2)局域网,10m~1km,例如办公室局域网 (3)城域网,5km~50km,覆盖一个城市的网络 (4)广域网,几十到几千千米,可实现异地城域网或局域网的互连

第二节 计算机网络结构

1.大规模现代计算机网络的结构包括网络边缘,接入网络和网络核心三个部分

1. 网络边缘

连接到网络的所有端系统构成了网络边缘。 2.网络边缘上的端系统运行分布式网络应用,在端系统之间实行数据交换,实现应用目的。 3.简述之,网络边缘为网络用户提供了网络应用。

2.接入网络

接入网络是实现网络边缘的端系统与网络核心连接与接入的网络。 4.常见的接入网络技术 (1)电话拨号接入 电话拨号接入是利用电话网络,通过调制解调器(modem)将数字信号调制到模拟电话线路,通过电话网络的模拟语音信号作为载波传送到远端,再利用调制解调器将数字信号从模拟信号中解调出来。 电话接入早期用于家庭接入 (2)非对称用户数字线路ADSL 电话机连接电话端局(电话端局是指拥有信令点的电话局)的线路称之为用户线路。 ADSL也是利用现有的电话网络的用户线路实现的接入网络。ADSL是目前家庭用户接入网络比较常见的一种方式。 ADSL基于频分多路复用技术实现电话语音通信和数字通信共享一条用户线路,在进行网络通信的同时进行电话语音通信,这是与电话拨号上网的最大差别。 之所以叫非对称,是因为在用户线路上实现的上行带宽比下行带宽小。 上行,即从用户端想网络上传数据。 下行,即从网络向用户端下载数据。 ADSL也主要用于家庭接入网络 ADSL是独享式接入 (3)混合光纤同轴电缆HFC 混合光纤同轴电缆HFC接入网络,也称为电缆调制解调器接入。是利用有线电视网络实现网络接入的技术。 HFC接入网络的用户端使用电缆调制解调器连接有线电视网的入户同轴电缆,同轴电缆连接到光纤结点,再通过光纤链路电缆调制解调端接系统,进而接入网络。例如因特网。 HFC也基于频分多路复用技术,利用有线电视网络同轴电缆剩余的传输能力实现电视信号传输与网络数据传输的共享。 HFC也是“非对称”的,即上行带宽比下行带宽小。 HFC接入是共享式接入,即连接到同一段同轴电缆的用户共享上行和下行带宽。 HFC是共享式接入 (4)局域网 一个组织在组织范围内建设局域网,连接所有需要接入外部网络的主机,然后通过边缘路由器连接网络核心。 典型的局域网技术包括以太网,Wi-fi等。 (5)移动接入网络 移动接入网络利用移动通信网络,实现智能手机,移动终端等设备的网络接入。 移动接入网络是个人设备接入网络的首选途径。

3.网络核心

第三节 数据交换技术

1.数据交换的概念

2.电路交换

1.电话网络是最早最大的电路交换网络。 2.利用电路交换进行通信包括建立电路,传输数据和拆除电路三个阶段。 (1)建立电路 数据传输之前,需要先建立一条端对端的电路,建立电路的过程实际就是一个个交换结点的接续过程。 这个电路可能不是通信双方直接连接,而是通过若干个交换结点进行连接。 电路建立之后两个主机之间的每一段物理链路上都为双方的通信预留了相应的带宽,这个带宽在双方通信期间保持独占。 (2)传输数据 被传输的数据可以是数字数据或模拟数据。数据的传输可以输单工或者双全工。 单工,即数据传输是单向且传输方和接收方是固定的。 双全工,即数据传输是可以在两个方向上同时进行。 (3)拆除电路 数据传输结束后需要释放电路,释放电路可由通信的两个主机之间任意一方发起并完成。 释放信号必须传输到电路的各个结点,以便重新分配资源。 优点:实时性高,时延和时延抖动较小。 缺点:对于突发性数据传输,信道利用率低,传输速率单一。 电路交换主要用于语音和视屏等实时性强的业务。

3.报文交换

4.分组交换

第四节 计算机网络性能

1.带宽与速率

1.速率是指网络在单位时间内传输的数据量,用以描述网络传输数据的快慢,也称为数据传输速率或数据速率。 2.计算机网络传输的数据是以位为信息单位的二进制数据,速率的基本单位是bit/s,因此也叫比特率。 3.通常给出的网络速率是指网络的额定速率或标称速率,网络在实际运行时的速率可能并不总能达到额定速率。 4.在计算机网络中,当描述一条链路或信道的数据传输能力时,经常使用**“带宽”**一词表示链路或者信道的最高数据速率,单位也是bit/s。 速率是计算机网络中最重要的性能指标之一。

2.时延

3.时延带宽积

1.一段物理链路上的传播时延与链路带宽的乘积,叫做时延带宽积。 时延带宽积=传播时延*链路带宽 时延带宽积的单位为位,即bit 物理意义:**如果将物理链路看做一个传输数据的管道的话,时延带宽积就表示一段物理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

丢包率常备用于评价和衡量网络性能,在很大程度上可以反映网络的拥塞程度。 引发网络丢包的主要原因就是网络拥塞。 丢包率=丢失分组总数 / 发送分组总数 丢失分组总数=发送分组总数 - 接受分组总数

5.吞吐量

吞吐量表示在单位时间内源主机向目的主机实际送达的数据量,单位为bit/s 吞吐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。 吞吐量受网络链路带宽,网络连接复杂性,网络拥塞程度和网络协议的影响。

第五节 计算机网络体系结构

1.计算机网络分层体系结构

1.原理:在制定网络协议时经常采用的思路是将复杂的网络通信功能划分为若干协议分别完成,然后将这些功能按照一定的方式组织起来,最终实现网络通信的所有功能。 2.最典型的划分方式就是采用分层的方式来组织协议。 3.分层的核心思想是上一层的功能建立在下一层的功能基础之上,并且在每一层内均瑶遵守一定的协议。 4.计算机网络所划分的层次以及各层次协议的集合称之为计算机网络体系结构

1.OSI参考模型

2.OSI参考模型有关术语

OSI参考模型中每一层的真正功能是为上一层提供服务。 1.数据单元 在层的实体之间传送的比特组叫做数据单元。 在对等层之间传送数据单元是按照本层协议进行的,因此这时的数据单元叫做协议数据单元,即PDU SDU,即服务数据单元 PCI,即协议控制信息 2.服务访问点(SAP) 相邻层间的服务时通过其接口上的服务访问点进行的。N层SAP就是N+1层可以访问N层的地方。 每个SAP都有唯一的地址号码。 3.服务原语 第N层向N+1层提供服务,向N-1层请求提供服务,都是使用一组原语进行描述的。 1.请求-Request:用户实体请求服务做某种工作 2.指示-Indication:用户实体被告知某件事发生 3.响应-Response:用户实体表示对某件事的响应 4.证实-Confirm:用户实体收到关于它的请求答复

4.面向连接的服务和无连接的服务 1.在分层的体系结构中,下层向上层提供服务通常有两种形式:面向连接的服务和无连接的服务。 2.面向连接的服务以电话系统最为典型。 3.面向连接的服务原理:首先给出地址请求建立连接,然后传输数据,最后数据传输完成,拆除连接。 4.无连接的服务没有建立和拆除连接的过程。无连接的服务信息到达的时间和顺序是不确定的。

3.TCP/IP参考模型

1.OSI参考模型的重要意义在于它是一种计算机网络的理论体系结构。 2.因特网的体系结构是使用TCP/IP参考模型进行描述的。 3.TCP/IP参考模型共4层,且每一层封装的数据包也采用不同的名称。 (1)应用层 TCP/IP中的应用层合并了OSI参考模型的应用层和表示层。 用户通过应用层来使用各种网络服务,例如文件传输,万维网服务等。 WWW服务的应用层协议为HTTP, 文件传输的协议为FTP 电子邮件的协议为SMTP和POP3. (2)传输层 传输层协议为运行在不同主机上的进程提供了一种逻辑通信机制。 TCP/IP参考模型的传输层主要包括面向连接,提供可靠数据流传输的传输控制协议TCP和无连接不提供可靠数据传输的用户数据报协议,即TCP和UDP (3)网络互联层 1.网络互连层是整个TCO/IP参考模型的核心,主要解决把数据分组发往目的主机的问题。 2.在TCP/IP参考模型中,网络互联层的核心协议是IP,负责定义分组的格式和传输。 3.IP是无连接不可靠网络协议,因此,IP分组到达的顺序和发送顺序可能不同,且存在分组丢失现象。 (4)网络接口层 在TCP/IP参考模型中,网络接口层的实现随着网络类型的不同而不同。

4.五层参考模型

综合OSI参考模型和TCP/IP参考模型提出的五层参考模型,是计算机网络中最常用,最接近实际网络的参考模型 五层参考模型包括物理层,数据链路层,网络层,传输层和应用层

第六节 计算机网络与因特网发展简史

1.计算机网络是随着分组交换技术的提出和因特网的发展而逐渐发展起来的。 2.三个奠定因特网基础的网络协议,TCP,UDP,IP 3.**万维网(WWW)**的诞生将因特网带进了普通家庭和各行各业 4.因特网与移动通信技术的结合,诞生了移动互联网

后续:第一章内容终于完结,内容较多,适当做了删减。 2020-08-10.修改部分错别字,解决阅读时的错别字强迫症

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