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系列专栏#xff1a;计算机网络基础 目录
前言
计算机网络概述
概念
功能
组成
分类
标准化工作
性能指标
速率
带宽
吞吐量
时延
时延带宽积
往返时延RTT 利用率
分层
为什么要分层#xff1f;
分层的基本原则
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系列专栏计算机网络基础 目录
前言
计算机网络概述
概念
功能
组成
分类
标准化工作
性能指标
速率
带宽
吞吐量
时延
时延带宽积
往返时延RTT 利用率
分层
为什么要分层
分层的基本原则
正式认识分层结构
ISO/OSI 7层参考模型法定标准
ISO/OSI参考模型通信过程
应用层
表示层
会话层
传输层
网络层
物理层
TCP/IP协议
OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点
OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
由7层ISO参考模型和5层TCP/IP参考模型衍生出的5层参考模型 五层参考模型的数据封装和解封装 前言
上篇文章我们对计算机的发展历史对大家进行了简要的描述通过上篇文章不知道大家对于计算机网络有没有一个初步的认识。今天这篇文章从计算机网络的概念、分类、组成、功能、体系结构等计算机网络的概进行相关的分享让大家对计算机网络有更深入的了解。 计算机网络概述
概念
三网计算机网络、电信网络、有线电视网络
计算机网络将分散的具有独立功能的计算机系统通过通信设备与线路连接起来由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。计算机网络时互连的、自治的计算机集合。
互连网有多个网络通过一些路由器相互连接起来构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。
互联网Internet由数量及大的各种计算机网络互连起来的。
通过上面的概念我们初步建立了下面的基本概念网络是把许多计算机连接在一起而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
功能
其实在上面计算机网络的概念中我们已经提到了
信息传递资源共享分布式处理提高可靠性负载均衡
组成
计算机网络有软件、硬件、协议组成工作方式
边缘部分用户直接使用又分为C/SB/S方式和P2P方式核心部分为边缘部分提供服务
功能组成
通信子网实现数据通信资源子网实现资源共享
根据ISO模型上三层为资源子网、下三成为通信子网 分类
按分布范围分类
广域网交换技术城域网局域网广播技术个人区域网
按使用者分
公用网专用网
按交换方式分
电路交换报文交换分组交换
按拓朴结构分
总线型星型环型网状型广域网
按传输技术分
广播式网络共享公共信息通道点对点网络使用分组存储交换转发和路由选择机制 标准化工作
标准规定的分类
法定标准有权威机构制定的正式的合法的标准OSI实施标准某些公司的产品在竞争过程中占据了主流时间长了这些产品中的协议和技术成了标准。TCP/IP 性能指标
速率
也可称为数据率、数据传输率、比特率
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
单位b/s Kd/s Mb/s Gb/s Td/s
1Kb/s10^3b/s
带宽
表示网络的通信线路传送数据的能力。通常是值单位时间从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”单位是“比特每秒”。也指网络设备所支持的最高速度。
吞吐量
表示在单位时间内通过某个网络、信道或接口的数据量。单位b/s, kb/s, Mb/s等。
时延
指数据报文/分组/比特流从网络或链路的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。
发送时延传输时延从发送分组的第一个比特算起到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延 数据长度 / 信道带宽发送速率 传播时延电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间。 传播时延 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率 排队时延等待输入/输出链路可用。处理时延主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等。
时延带宽积
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度单位为bit。 即“某段链路现在有多少比特”
时延宽带积传播时延*带宽
往返时延RTT
从发送方发送数据开始到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)总共经历的时延。
RTT 往返传播时延传播时延 * 2 末端处理时间末端处理时间可省略 利用率
分为两种
信道利用率 有数据通过时间 / (有无)数据通过时间网络利用率 信道利用率加权平均值 分层
为什么要分层
发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。要告诉网络如何识别目的主机。发起通信的计算机要查明目的主机是否开机并且与网络连接正常。发起通信的计算机要弄清楚对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作。确保差错和意外可以解决。……
由此可见问题过于庞大需要细分处理
分层的基本原则
各层之间相互独立每层只实现一种相对独立的功能。每层之间界面自然清晰易于理解相互交流尽可能少结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。保持下层对上层的独立性上层单向使用下层提供的服务。整个分层结构应该能促进标准化工作。
正式认识分层结构
实体第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。协议为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议水平方向。协议三要素
语法即数据与控制信息的结构或格式。语义即需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种响应。同步即事件实现顺序的详细说明。
接口访问服务点SAP上层使用下层服务的入口下层为上层提供服务的接口垂直方向。服务下层为相邻上层提供的功能调用。SDU服务数据单元为完成用户所要求的功能而应传送的数据。PCI协议控制信息控制协议操作的信息。PDU协议数据单元对等层次之间传送的数据单位。数据传输时PDU不断成为下一层的SDU一直向下传递。 ps:
网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。第n层在向n1层提供服务时此服务不仅包含第n层本身的功能还包含由下层服务提供的功能。仅仅在相邻层间有接口且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。体系结构是抽象的而实现是指能运行的一些软件和硬件。
ISO/OSI 7层参考模型法定标准
目的支持异构网络系统的互连互通
国际化组织ISO于1984年提出开放系统互连OSI模型但是因为一些原因被淘汰。 ISO/OSI参考模型通信过程 应用层
应用层距离主机最近是用户与网络的界面。所有能和用户交换产生网络流量的程序。典型的应用层服务
文件传输FTP电子邮件SMTP万维网HTTP
表示层
主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式语法和语义主要功能
数据的格式变换编码和解码数据的加密解密数据的压缩和恢复
主要协议JPEG、ASCII
会话层
向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话也是建立同步(SYN)。主要功能
建立、管理、终止会话。使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信实现数据同步。校验点将一个大文件切分成几个部分每部分插入一个校验点当传输出现故障时可继续从以传输的部分开始继续传输断点续传。
主要协议ADSP、ASP
传输层
负责主机中两个进程的通信即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。主要功能
可靠传输、不可靠传输可靠传输将数据分成报文段发送并拥有确认机制不可靠传输则直接发送。差错控制检查错误流量控制协调发送端和接收端的速度。复分复用复用多个应用层进程同时使用一个传输层协议传输数据。分用多个应用层进程同时使用一个传输层协议接收数据。
主要协议TCP、UD
网络层
主要任务是把分组从源端传到目的端为分组交换网上的不同主机提供通信服务传输单位是数据报。当数据报过长时将数据报进行切割成小的分组在进行传输。主要功能
路由选择选择最佳路径流量控制差错控制拥塞控制若所有结点都来不及接受分组而要丢弃大量分组的话网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施缓解这种拥塞。
主要协议IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP.、RARP、OSPF
数据链路层
主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧传输单位是帧。主要功能
成帧定义帧的开始和结束差错控制帧错 位错流量控制访问接入控制控制对信道的访问
主要协议SDLC、HDLC、PPP、 STP
物理层
主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输传输单位是比特。透明传输指不管所传数据是什么样的比特组合都应当能够在链路上传送。主要功能
定义接口特性定义传输模式单工、半双工、双工单工数据传输只支持数据在一个方向上传输。半双工双方都可以作为发送方和接收方但不能同时发送信息对讲机。双工双方都可以作为发送方和接收方可以同时发送信息打电话。定义传输速率比特同步比特编码
主要协议Rj45、802.3 TCP/IP协议 OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点
都分层。基于独立的协议栈的概。可以实现异构网络互联
OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
OSI定义三点:服务、协议、接口。OSI先出现参考模型先于协议发明不偏向特定协议。TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题将IP作为重要层次 由7层ISO参考模型和5层TCP/IP参考模型衍生出的5层参考模型 五层参考模型的数据封装和解封装 数据传输就是一个“打包拆包”的过程。数据链路层中需要添加头部信息和尾部信息。物理层类似一个傻瓜层只是将数据转换为比特流 今天的内容就分享完了这篇文章对于初学者来说难度确实有点大但是没关系后面的文章我们会对每一层讲解今天只是让大家认识认识希望大家读完文章有很大的收获也希望大家留言指出我文章中出现的内容同时也感谢各位看官的三连支持你们的支持就是我更新的动力
