文章目录
1.1、计算机网络在信息时代的作用
- 计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施
- 计算机网络已经像水,电,煤气这些基础设施一样,成为我们生活中不可或缺的一部分
我国互联网发展状况
中国互联网络信息中心CNNIC
1.2、因特网概述
1、网络、互连网(互联网)和因特网
网络:网络(Network)由若干**结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)**组成。
互连网(互联网):多个网络通过路由器互连起来,这样就构成了一个覆盖范围更大的网络,即互连网(互联网)。因此,互联网又称为“网络的网络(Network of Networks)”。
因特网:因特网(Internet)是世界上最大的互连网络(用户数以亿计,互连的网络数以百万计)。
2、因特网发展的三个阶段
因特网服务提供者ISP
(I
nternet S
ervice P
rovider)
中国的三大ISP
:中国电信,中国联通和中国移动
基于ISP的三层结构的因特网
3、因特网的标准化工作
- 因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。
- 因特网在指定其标准上的一个很大的特点是面向公众。
- 因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;
- 任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。
- 因特网协会ISOC是一个国际性组织,它负责对因特网进行全面管理,以及在世界范围内促进其发展和使用。
- 因特网体系结构委员会IAB,负责管理因特网有关协议的开发;
- 因特网工程部IETF,负责研究中短期工程问题,主要针对协议的开发和标准化;
- 因特网研究部IRTF,从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。
-
制订因特网的正式标准要经过一下4个阶段:
1、因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)
2、建议标准(从这个阶段开始就成为RFC文档)
3、草案标准
4、因特网标准
4、因特网的组成
-
边缘部分
由所有连接在因特网上的主机组成(台式电脑,大型服务器,笔记本电脑,平板,智能手机等)。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)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。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
补充:
端系统之间通信的含义
“主机 A 和主机 B 进行通信”实际上是指:“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。
端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:
客户-服务器方式:
- 客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所涉及的两个应用进程。
- 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。
- 客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
对等连接方式:
- 对等连接 (peer-to-peer,简写为 P2P ) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
- 只要两个主机都运行了对等连接软件 ( P2P 软件) ,它们就可以进行平等的、对等连接通信。
- 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
1.3 三种交换方式
网络核心部分是互联网中最复杂的部分。
网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性,使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信(即传送或接收各种形式的数据)。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。
1、电路交换(Circuit Switching)
-
电话交换机接通电话线的方式称为电路交换;
-
从通信资源的分配角度来看,交换(Switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源;
-
电路交换的三个步骤:
1、建立连接(分配通信资源)
2、通话(一直占用通信资源)
3、释放连接(归还通信资源)
2、分组交换(Packet Switching)
发送方
- 构造分组
- 发送分组
路由器
- 缓存分组
- 转发分组 简称为“分组转发”
接收方
- 接收分组
- 还原报文
3、报文交换(Message Switching)
报文交换中的交换结点也采用存储转发方式,但报文交换对报文的大小没有限制,这就要求交换结点需要较大的缓存空间。报文交换主要用于早期的电报通信网,现在较少使用,通常被较先进的分组交换方式所取代。
三种交换方式的对比
分析:
电路交换:
-
通信之前首先要建立连接;连接建立好之后,就可以使用已建立好的连接进行数据传送;数据传送后,需释放连接,以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。
-
一旦建立连接,中间的各结点交换机就是直通形式的,比特流可以直达终点;
报文交换:
- 可以随时发送报文,而不需要事先建立连接;整个报文先传送到相邻结点交换机,全部存储下来后进行查表转发,转发到下一个结点交换机。
- 整个报文需要在各结点交换机上进行存储转发,由于不限制报文大小,因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。
分组交换:
- 可以随时发送分组,而不需要事先建立连接。构成原始报文的一个个分组,依次在各结点交换机上存储转发。各结点交换机在发送分组的同时,还缓存接收到的分组。
- 构成原始报文的一个个分组,在各结点交换机上进行存储转发,相比报文交换,减少了转发时延,还可以避免过长的报文长时间占用链路,同时也有利于进行差错控制。
1.4 计算机网络的定义和分类
定义
- 计算机网络的精确定义并未统一
- 计算机网络的最简单的定义是:一些互相连接的、自治的计算机的集合。
- 互连:是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信;
- 自治:是指独立的计算机,他有自己的硬件和软件,可以单独运行使用;
- 集合:是指至少需要两台计算机;
- 计算机网络的较好的定义是:计算机网络主要是由一些通用的,可编程的硬件(一定包含有中央处理机CPU)互连而成的,而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如,传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用。
- 计算机网络所连接的硬件,并不限于一般的计算机,而是包括了智能手机等智能硬件。
- 计算机网络并非专门用来传送数据,而是能够支持很多种的应用(包括今后可能出现的各种应用)。
分类
按交换技术分类:
- 电路交换网络
- 报文交换网络
- 分组交换网络
按使用者分类:
- 公用网 是指电信公司出建造的大型网络。公用”的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络。
- 专用网 是指某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络
按传输介质分类:
- 有线网络
- 无线网络
按覆盖范围分类:
- 广域网WAN(Wide Area Network)
作用范围通常为几十到几千公里,因而有时也称为远程网(long haul network)。广域网是互联网的核心部分,其任务是通过长距离(例如,跨越不同的国家)运送主机所发送的数据。
- 城域网MAN
作用范围一般是一个城市,可跨越几个街区甚至整个城市
- 局域网LAN
一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连(速率通常在 10 Mbit/s 以上),但地理上范围较小(1 km 左右)
- 个域网PAN
就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。
按拓扑结构分类:
- 总线型网络
-
星型网络
-
环形网络
- 网状型网络
1.5 计算机网络的性能指标
速率
带宽
吞吐量
时延
时延时指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
网络时延由几部分组成:
- 发送时延
主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
- 传播时延
电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
- 处理时延
主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理
- 排队时延
分组在进过网络传输时,要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
往返时间
互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。因此,我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。
利用率
利用率有信道利用率和网络利用率两种。
丢包率
1.6 计算机网络体系结构
1、常见的计算机网络体系结构
2、计算机网络体系结构分层的必要性
物理层问题
数据链路层问题
网络层问题
网络层
运输层问题
应用层问题
总结
3、计算机网络体系结构分层思想举例
例子:主机的浏览器如何与Web服务器进行通信
解析:
主机和Web服务器之间基于网络的通信,实际上是主机中的浏览器应用进程与Web服务器中的Web服务器应用进程之间基于网络的通信
体系结构的各层在整个过程中起到怎样的作用?
1、发送方发送
2、路由器转发
3、接收方接收
4、计算机网络体系结构中的专用术语
以下介绍的专用术语来源于OSI的七层协议体系结构,但也适用于TCP/IP的四层体系结构和五层协议体系结构
实体
协议
服务