一、计算机网络概论

1、计算机网络概述

1.1、概念

计算机网络是一个将分散的、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

是一些互连的、自治的计算机系统的集合

以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合—>目的：资源共享；组成单元：分布在不同地理位置的多台独立计算机；遵循网络协议

由若干节点和连接这些节点的链路组成

1.2、互联网与网络

计算机网络把多台计算机连接起来，互联网将多个网络连接起来（网络的网络）

1.3、计算机网络的组成

1、从组成部分看：硬件、软件、协议

2、从工作方式看：边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成（用户直接使用），用来进行通信和资源共享

​ 核心部分：有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

3、从功能组成看：通信子网、资源子网

1.4、计算机之间的通信=进程间的通信

1.5、边缘部分的端系统之间的通信方式

1、客户-服务器（c/s）:客户是服务请求方，服务器是服务提供方

2、对等连接方式（p2p）:两台主机地位对等，既可做客户，也可做服务器

1.6、电路交换、报文交换与分组交换

1.7、计算机网络的性能

1、速率(数据率、比特率)：在数字信道上传输数据的速率

2、带宽：表示网络中某条信道传送数据的能力，通常表示最高数据率

3、吞吐量：单位时间内通过某个信道的数据量

4、时延：又称延迟或迟延

​ 发送时延：有主机或路由器发送到信道上的时间
$$发送时延=\frac{数据帧长度}{发送速率}$$
​ 传播时延：电磁波在信道中的传播时间，只与信道材质有关
$$传播时延=\frac{信道长度}{电磁波在信道上的传播速率m/s}$$
​ 处理时延：分析、进行差错检验等的时间

​ 排队时延：在队列中等待的时间

总时延为所有时延之和

5、时延带宽积：又称 以比特为单位的链路长度
$$时延带宽积=传播时延\ast 带宽$$
6、往返时间RTT：发送方发送完数据（即不计算发送方的发送时延）到发送方接收到接收方的确认总共经过的时间
$$\begin{gathered} RTT=A->B的传播时延+B的处理时延+B的排队时延+B的发送时延+B->A的传播时延 \\ =2\ast 传播时延+B的处理时延+B的排队时延+B的发送时延 \end{gathered}$$
7、利用率：信道利用率或者网络利用率过高就会产生非常大的时延

2、计算即网络体系结构

2.1、协议与划分层次

实体：每一层中的活动元素（同一层的实体称为对等实体）

协议：为进行网络中的对等实体的数据交换而指定的一系列的规则、约定、要求（只有对等实体间有协议）

接口：上层使用下层服务的入口

服务：每两层之间，下层为上层提供服务，上层通过接口使用下层的服务（功能）

协议水平，服务垂直

2.2、OSI七层协议模型

自下向上：物理层-数据链路层-网络层-传输层-会话层-表示层-应用层 <物联网叔会使用>

2.2.1、应用层

提供用户与网络的接口

用户与网络的界面

所有能与用户交互产生网络流量的程序（联网才可用）

典型服务及协议：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）

2.2.2、表示层

用于处理在两个通信程序中交换信息的表示方式（语法、语义）

功能：①数据格式转换②数据加密解密③数据压缩恢复

2.2.3、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

建立同步

会话间彼此不影响

功能：①建立、管理、终止会话②使用校验点，可是会话失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步

2.2.4、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：报文段或用户数据段

2.2.5、网络层

任务：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

控制报文通过网络的路由选择

2.2.6、数据链路层

将网络层传下来的数据报组装成帧

2.2.7、物理层

将比特流转换为电信号的形式，在链路上进行传输

2.3、TCP/IP四层协议模型

2.4、五层协议参考模型