计算机网络 第一章 概述

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第一章 概述

• 21世纪的一些重要特征是数字化、网络化、信息化，以网络为核心

• 三网合一：电信网络、有线电视网络、计算机网络

• 互联网的特点：连通性和共享

• 计算机网络由若干节点和连接这些节点的链路组成

• 网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等

• 注意internet和Internet的区别，Internet是网络的网络

• 互联网发展的三个阶段：

  • 1969年ARPANET产生 1990年关闭
  • 1983年TCP/IP协议
  • 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程
  • 第二阶段是建成了三级结构的互联网 主干网、地区网
    、校园网
  • 第三阶段逐渐形成多层次ISP结构的互联网 ISP(Internet Service Provider)

• CERN 推出WWW 万维网

• 互联网标准的形成过程

  • 互联网草案
  • 建议标准
  • 互联网标准

• 互联网的组成

  • 边缘部分 ， 连接在互联网上的主机，用户直接使用，进行通信和资源共享
  • 核心部分 ， 由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务

• 边缘端系统的通信方式

  • C/S方式 (client / service)
  • P2P方式 (peer to peer)

• 信息交换的方式

  • 电路交换
  • 分组交换
  • 报文交换

• 几种不同类型的计算机网络

  • 广域网 WAN (Wide Area Network)
  • 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
  • 局域网 LAN (Local Area Network)
  • 个人局域网 PAN (Personal Area Nerwork)
  • 前面是根据作用范围进行划分，也可以根据使用者划分为公用网和专用网

• 计算机网络的性能

  • 速率 （往往指额定速率或标称速率）使用一个二进制作为一个比特位进行计算 ，使用bit/s为单位进行计算

  • 带宽 （本来指某个信号具有的频带宽度）计算机网络中使用bit/s为单位

  • 吞吐量 （表示在单位时间内通过某个网络的实际的数据量）

  • 时延

    • 发送时延 \(发送时延 = \frac{数字居帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）}\)
    • 传播时延 \(传播时延 = \frac{信道长度（m）}{传播速率（m/s）}\)
    • 处理时延
    • 排队时延 取决于网络当时的通信量

  • 时延带宽积 （以bit为单位的链路长度）

    • 时延带宽积 = 传播时延 X 带宽

  • 往返时间RTT （Round Trip Time）

    • 数据大小 \(MB = 2^{20} * 8 (bit)\)
    • RTT指A收到B的信息好向B发送确认信息到A接到确认信息花的时间
    • 有效数据率 \(有效数据率 = \frac{数据长度}{发送时间+RTT}\) 往返时延的大小会影响通信线路的有效数据率

  • 利用率 （信道并不一定在每个时刻都是满的）

    • \(D_0\)表示网络空闲时的时延，\(D\)表示网络当前的时延，\(U\)表示利用率，那么在适当的假定情况下\(D = \frac{D_0}{1-U}\)
    • 信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延

  • 非性能特征

    • 费用
    • 质量
    • 标准化
    • 可靠性
    • 可扩展性和可升级性

• 计算机网络的体系结构的形成

  • 网络协议的主要组成要素：语法、语义、同步
  • OSI 五层协议体系结构
    • 应用层 DNS、HTTP、SMTP、POP3、数据单元为报文
    • 运输层 TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User DataGram Protocol）协议
    • 网络层 数据单元为IP数据报
    • 数据链路层 封装成帧（framing）
    • 物理层 二进制比特流
  • TCP/IP
    • 应用层
    • 运输层
    • 网际层
    • 网络接口层

计算机网络 第一章 概述

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