1.计算机网络是通信技术+计算机技术,互连的、自治的计算机集合
- 自治:无主从关系 互连:互联互通
- 通过交换网络互连主机,交换节点:路由器/交换机
- Internet:全球最大的互联网络,数以百万计的互连计算设备集合&通信链路&分组交换(路由器、交换机)
2.网络协议
- 计算机网络基础:硬件(主机、路由器、通信链路等)
- 协议:数据交换所遵守的规则
- 协议三要素:语法(数据与控制信息的结构或格式)、语义(何时发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种响应)、时序(事件顺序、速度匹配)
- Internet协议标准:RFC/IETC
3.计算机网络结构
主机:位于网络边缘、运行网络应用程序 web +email C/S应用 P2P模型
将网络边缘接入核心网络 用户关心:带宽、共享/独占
- DSL接入(数字用户线路),利用不同载频传输声音、数据
- 电缆网络接入:混合光纤同轴电缆
各家庭共享至电缆头端的接入网络
- 机构接入网络(Ethernet),端系统直接连接以太网交换机
- 无线接入网络:通过共享无线接入网络连接端系统&路由器、基站
- 无线局域网LAN、广域无线接入3G4G
关键功能:路由+转发
路由:确定分组从源到目的传输路径
转发:将分组从路由器输入端口交换至正确输出端口
解决:数据从源主机经网络核心达目的主机,数据交换
4.Internet结构:网络之网络
- 端系统通过接入ISP连接到Internet,接入ISP需进一步互连,构成复杂的网络互连的网络
- Regional net:区域网络,连接接入ISP和运营商ISP
- 内容提供商网络 Content provider network:运行自己的网络并就近为用户提供服务、内容,如Google通常绕过一级ISP和区域ISP
- 一级商业ISP 网通、电信等,提供国家或国际范围覆盖
5.数据交换-电路交换——传输时延最小
- 特点:
- 最典型电路交换网络:电话网络
- 电路交换三个阶段:建立连接、通信、释放连接
- 独占资源
- 电路交换共享中继线:多路复用
- 不适合突发性传输(建立电路时延太大)
6.多路复用
- 链路/网络资源划分为资源片,资源片分配给各路呼叫,每路呼叫独占分配到的资源片
- 典型多路复用:FDM/TDM/WDM/CDM
- FDM频分多路复用:各用户占用不同带宽(Hz)
- TDM时分多路复用
- 波分多路复用:光的频分多路复用
- 码分多路复用:
- 每个用户一个唯一的mbit码片序列,0用-1表示,1用+1表示
- 编码信号=原始数据*码片序列,发送比特1,则发送mbit码片序列,发送比特0,则发送mbit码片序列反码
- 各用户码片序列相互正交
- 用发送方的码片序列编码发送数据
- 各用户叠加向量为
- 解码:码片序列与编码信号内积
7.报文/分组交换
- 报文:源发送的信息整体,比如一个文件
- 分组交换:报文拆分出的一系列相对较小数据包,需要报文的拆分与重组,产生额外开销,分组=头+数据
- 存储转发:报文交换以完整报文存储转发,分组交换对较小分组存储转发
- 分组交换传输时延=L/R,L为分组长度Lbit
- 报文交换,每次传输报文需M/R秒,报文长度为Mbit
- 分组交换时间T = M/R+(H-1)L/R H为跳步数,h-1=n,n为中间经过的路由器个数
- 分组交换
- 允许更多用户同时使用网络,充分共享网络资源,
- 适用于突发数据传输网络、资源充分共享,无需呼叫建立
- 可能产生拥塞:分组延迟和丢失
8.计算机网络性能
- 速率,比特率:单位时间传输信息量 bps kb/s Mb/s Gb/s
- 带宽:信号具有的频带宽度,网路的带宽常指数字信道所能传送的最高数据率,单位bps 常用:kb/s Mb/s Gb/s
- 丢包/时延:分组到达速率超过输出链路容量,分组排队,等待输出链路可用
- 四种分组延迟:dnodal = dproc+dqueue+dtrans+dprop
- 节点处理延迟dproc:差错检测、确定输出链路
- 排队延迟dqueue:等待输出链路可用、取决于路由器拥塞程度(这两个在做题中基本都忽略)
流量强度=La/R ~0:平均排队延迟很小
->1 平均排队延迟很大
>1超出服务能力,平均排队延迟无限大
- 传输延迟dtrans:L/R 发送一个分组的传输延迟
- 传播延迟dprop:d/s 物理链路长度/信号传播速度,分组在物理链路上的传播时间
- 时延带宽积 = 传播时延*带宽 = dprop*R bits 以比特为单位的链路长度
- 丢包:队列缓存容量有限、分组到达已满队列将被丢弃
- 丢包率 = 丢包数/已发送分组总数
- 吞吐量:发送端和接收端传送数据的速率
- 每条连接端到端的吞吐量受瓶颈链路的限制,即吞吐量最小的链路的限制
- 信道利用率:(N*L/R)/(L/R+2*RTT)
- 信道利用率*数据传输速率=吞吐量
9.计算机网络体系结构
- 组成部分:主机、路由器、各种链路、应用、协议
- 描述网络的系统结构:分层结构,模块化分层易于系统更新、维护
- 协议:同层两个对等实体进行通信的规则集合,协议是水平的
- 服务:任意实体需使用下层服务,遵循本层协议,实现本层功能,像上层提供服务,服务垂直
- 下层协议实现对上层用户是不可知的,黑盒
- 通过服务访问点SAP,相邻层实体通过接口进行交互
10.OSI参考模型
- 数据封装:增加控制信息(地址+差错检测编码+协议控制)
- 物理层:接口特性、比特编码、数据率、比特同步、传输模式(单工、半/全双工) 设备:集线器
- 数据链路层:
- 结点-结点间数据传输、组帧、物理寻址,通过帧头增加发送/接收端物理地址标识数据帧发送/接收端
- 功能:流量控制、差错控制、访问控制
- 网络层:
- 负责源主机到目的主机分组交付,可能穿越多个网络
- 逻辑寻址,确保数据送达目的主机,如IP地址
- 路由:路由器互连网络,路径选择,路由分组至最终目的主机
- 传输层:
- 端到端,进程间完整报文传输
- 功能:分段与重组、SAP寻址、连接控制、流量控制、差错控制
- 应用层功能:
- 支持用户通过代理(如浏览器)或接口使用网络服务
- 典型应用:FTP/SMTP/HTTP
- TCP/IP参考模型:应用层/运输层/网际层/网络接口层
- 应用层发报文,传输层封装成报文段tcp/数据报udp,网络层封装成ip数据报,链路层封装成数据帧,物理层不存在下一层,不需要封装,直接转为比特流发送