计算机网络【开山篇】

前言

今天推送了计算机网络的文章，这部分我在最初是没有打算发出来的。

最近在看相关面经时，发现对于计算机网络的考察还是挺多的。于是就看回这些曾经做过的笔记复习了一下。

• 这些文章是我在学校学习计算机网络课程的时候做的笔记(摘录)，参考于谢希仁的计算机网络

此部分文章不会发到各个博客平台，有兴趣的同学可以简单浏览一下(….

一、三网融合

大众熟悉的三大类网络有：

• 电信网络：提供电话、电报及传真等服务；

• 有线电视网络：向用户传送各种电视节目；

• 计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件；

随着技术的发展，网络技术相互融合：

• 电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络技术，扩大了原有的服务范围；

• 计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。

电信网络、有线电视网络、计算机网络三类网络互相融合为一个网络就被称之为三网融合

二、互连网与互联网相关概念

互连网：指在局部范围互连起来的计算机网络。
互联网：指当今世界上最大的计算机网络。 Internet。

三、互联网基本特点

• 连通性 (connectivity)

  • 好像彼此的计算机相互连通

• 共享 (Sharing)

  • 资源共享

3.1互联网的两种通信方式

• 客户服务器方式（C/S 方式）

  • 即 Client/Server 方式，简称为 C/S 方式。

  • 客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

  • 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务

• 对等方式（P2P 方式）

  • 即 PeertoPeer 方式 ，简称为 P2P 方式。

  • 并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

四、电路交换、报文交换、分组交换

4.1电路交换

电路交换由电话连通的方式而来的。

N 部电话机两两直接相连，需 N(N – 1)/2 对电线。这种直接连接方法所需要的电线对的数量与电话机数量的平方（ N2 ）成正比。
】

由于上面提出了如果电话多的话，那么我们就需要很多条电话线，为了避免这种情况。我们就有了交换机

“交换”(switching)的含义就是转接 —— 把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来

交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源

电路交换是面向连接的：

• 建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；

• 通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；

• 释放连接：释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。

由于在计算机网络中数据具有突发性。而电路交换是面向连接的。这导致在传送计算机数据时，通信线路的利用率很低

4.2分组交换

分组交换则采用存储转发技术。在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。

在传输数据的时候，给分组的数据加上特定的首部。当接收完数据以后，就把数据重新组合起来。这就是分组交换。

每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。

分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。

每个分组在互联网中独立地选择传输路径。

用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

上面的图再解析：

• 主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。

• 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。

分组交换的优点：

• 高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

• 灵活：为每一个分组独立地选择最合适的转发路由。

• 迅速：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。

• 可靠：保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。

分组交换的不足：

• 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。

• 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

4.3报文交换

报文交换实际上也是存储转发的一种

• 整个报文会先传到相邻的节点，全部存储下来再查找转发

• 那么就意味着，我们的时延会非常大。

4.4交换方式的对比

• 若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。

• 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。

• 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

五、网络的覆盖范围分类

• 广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。

• 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为  5 ~ 50 公里。

• 局域网 LAN (Local Area Network) ：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。

• 个人区域网 PAN (Personal Area Network) ：范围很小，大约在 10 米左右。

5.1接入网

接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。

接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一种网络。

它并不属于互联网的核心部分，也不属于互联网的边缘部分。接入网只是起到让用户能够与互联网连接的“桥梁”作用。很多接入网还是属于局域网

六、时延

时延的几种类型：

• (1) 发送时延

• (2) 传播时延

• (3) 处理时延

• (4) 排队时延

6.1时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

6.2往返时间

在计算机中传输的时候不仅仅是单向的，往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间

6.3时延利用率

七、协议的三要素

• 语法：数据与控制信息的结构或格式 。

• 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

• 同步：事件实现顺序的详细说明。

八、OSI参考模型

PDU (Protocol Data Unit)：协议数据单元，是一个数据单位

OSI 参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU。

各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。

OSI把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元 SDU (Service Data Unit**)。

8.1协议与服务

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

8.2TCP/IP协议集