计算机网络基础|第一节
计算机网络基础|第一节
前言
学校网课不努力,B站大学再继续。实在努力不下去,美团饿么当兄弟。
计算机网络定义
两个以上主机可发送接受信息的互连的,可自治的,组成计算机网络
计算机网络的性能指标
常用以下8个
1.速率
比特 bit 数据量单位
代表:一个数0/1
字节=B
8bit=1B;
注意:依次乘与2的10次方
K->M->G->T
举个例子
我们购买的硬盘,商家标的是250GB为什么在操作系统中却只有232.8GB呢
我们看下面的一个公式:
商家的计算方式是G 为10的9次方,操作系统中数据量的G 是2的30次方
比特率速率单位 bit/s
注意:依次乘与10的3次方
k->M->G->T
与数据量不同
2.带宽
在模拟信号中 :单位Hz
表达的是信号频率范围
在计算机网络中:
可以理解为网络中点到点传输的 最高数据率
单位b/s与比特率相同
这两者其实表述都是有联系的,带宽频率越宽,网络越好
3.吞吐量
单位时间通过的数据量
受到带宽限制
4.时延
总的来说就是传输数据的时间
可以细分为:
网络时延:发送,传播,处理
- 发送时延:分组长度/发送速率
传播时延
计算是有公式的
信道长度/电磁波传播速率
然而在不同的传输介质中传播速率是不同的
这里列出3个不同的常见的传播介质
- 光纤
- 忘了
- 是啥来着?
处理时延:不方便计算
5.时延带宽积
传播时延乘与带宽的乘积
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度
6.往返时间
数据双向交互一次的时间
我们简称为RTT(Round-Trip Time)
7.利用率
信道利用率:有百分之几的时间是被利用的
网络利用率:全网络的信道利用率的加权平均。
根据排队论,信道的利用率增大时,该信道引起的时延也会迅速增加
因此信道利用率并非越高越好
如果令表示为网络空闲的时延,D表示当前的时延,那么在适当的假定条件下,可以用以下的简单公式来表示D与和利用率U之间的关系
- 当网络的利用率达到50%时,时延加倍
- 当利用率超过50%时,时延急剧增大
- 当网络利用率接近100%时,时延趋于无穷大
- 依次一些拥有交大主干网的ISP通常会控制他们的新到利用率不超过50%,如果超过了,就扩容,增加带宽。
- 注意:也不能太低,浪费了宝贵的通信资源,设定一个程序机制来根据情况动态调整网络中的通信量,是网络利用率保持在一个合理的范围内
丢包率
即分组的丢失率
- 一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率
- 可以分为接口丢包率,结点丢包率,链路丢包率,路径丢包率,网络丢包率等
分组丢失主要有两种情况:
分组在传输的过程中,出现误码,被结点丢弃;
分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃;在通信量较大是就可能造成网络拥塞
因此 丢包率也可以反应网络的拥塞情况
无拥塞时路径丢包率为0;
轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%
- 严重时可达到5%~15%
计算机网络的体系结构
有三种常见的计算机网络体系结构
法律上的国际标准(OSI)
有七层:我不考研简单知道一下就够了,实际上开发不会用到这个框架
实际上的国际标准(TCP/IP)
表明了各种层的协议
原理体系结构(在学习中我们主要遵循的)
分层的必要性
分层的思想:以大化小,以小化了
物理层
需要解决:
传输介质
物理接口
什么信号
严格来说:传输媒体并不属于物理层
数据链路层
需要解决:
- 目的主机该如何标识(主机编址)
- 目的主机识别出力分组数据的封装
- 协调多个主机之间的数据交换(一个网络或一段链路)
网络层
需要解决:
- 网络以及网络中的各主机的共同编址问题(多个网络(路由))
- 路由器该怎么转发分组,路由的选择
运输层
需要解决:
- 不同网络应用进程之间的通信(端到端的逻辑通信,不是端口到端口)
- 出错与异常的解决(丢包,误码等)
应用层
需要解决:
- 不同网络进城程间的通信的基础上,规定特定的技术协议运用
分层的思想示例
简单的图解(图片来源湖南科技大学课程):
可以简单理解为:邮件的传输
个人主机:
首先在应用层我们写了一个信件(报文) 内容规则可以是http,FTP,我们放在了自家的邮寄箱中
这个时候来了个小哥来拿,他根据你在的地方,寄的信件内容类型呢,加了个邮局分局的地址等一系列信息,进行了一个简单的包装
(运输层根据tcp协议的规定 添加端口等一系列信息的TCP首部,成了一个TCP报文段)
拿到了你这个地区的邮局站,根据你要寄的地址分号码分类
(网络层加了个IP首部,成为了一个IP数据报)
然后根据地址选择海路或者陆地,天空等各种不同的路线,打上分类标识
(IP数据报给数据链路层处理,加了个ETH 首部和尾部,成为帧)
物理层将信件进行处理贴上标签,成为货物,开始邮寄
(帧交给物理层,加了个前导码,目的是为了让目的主机做好帧接受的准备)
通过链路到达了另外一个邮寄站点(路由)
物理层将信件货物拆解,去掉上一个标签
(比特流化为帧)
再将其交付给处理信件地址的网络层解析(提取查找路由表,确定转发端口 指定下一个路由或者地址)
再重新根据地址选择海路或者陆地,天空等各种不同的路线,打上分类标识
(IP数据报给数据链路层处理,加了个ETH 首部和尾部,成为帧)
物理层将信件进行处理贴上标签,成为货物,开始邮寄
(帧交给物理层,加了个前导码,目的是为了让目的主机做好帧接受的准备)
以下内容都是同理
(重复解析封装一发送)
专用术语
实体
任何可发送或接受信息的硬件或者软件进城
对等实体
相同层次中的实体
协议
控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
注意:逻辑通信,的意思是,这个通信的的规则不是存在的,是假设的一种通信,单独简化研究,同理逻辑接口
三要素:
- 语法:定义交换信息的格式(各种分组格式http ftp等)
- 语义:定义通信双方所要完成的操作
- 同步:定义收发双方的时序关系(三次握手)
服务
协议的控制下,对等实体的逻辑通信向上层提供服务
实现本层的协议需要,使用下面一层所提供的服务
协议是水平的,服务是垂直的
服务访问点:相邻两层的逻辑接口,用于交换两层之间的是实体信息,区分不同的服务类型
- 数据链路层的服务访问点为帧的类型字段
- 网络层的服务访问点为ip数据报首部的协议字段
- 运输层的服务访问点为端口号
协议数据单元
PDU:对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元
SDU:同一系统系统内服务数据单元 层与层之间交换的数据包成为服务数据单元
多个SDU 可以合成为一个PDU
一个SDU 也 可以分为多个PDU
比特->帧->ip数据段->tcp/udp数据报->报文
总结
不着急写,随便做个思维导图糊弄一下