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猿考研之计算机网络篇一（概述，标准化，性能指标，分层结构）

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职场生活算法与数据结构操作系统

计算机网络：是一个将分散（地理位置）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。*
计算机网络是互连的（互联互通，通信链路）、自治的（无主从关系）计算机集合。

概述

功能
- 数据通信（连通性）
- 资源共享（硬件，软件，数据）
- 分布式处理
  - 多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分
- 提高可靠性
  - 容灾
- 负载均衡
  - 分工
组成部分
- 硬件
- 软件
- 协议
工作方式
- 边缘部分用户直接使用
  - C/S方式
  - P2P方式
  - 核心部分
    - 为边缘部分服务
功能组成
- 通信子网
  - 数据通信
- 资源子网
  - 资源共享/数据处理
网络分类

标准化工作及相关组织

要实现不同厂商的硬，软件之间相互连通，必须遵从统一的标准。

法定标准
- 由权威机构制定的正式的、合法的标准 osl
事实标准
- 某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准
  。TCP/IP

RFC(Request For Comments)——因特网标准的形式

RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段：
- 1）因特网草案（Internet Draft) 这个阶段还不是RFC文档。
- 2）建议标准（Proposed Standard) 从这个阶段开始成为RFC文档。
- 3）草案标准（Draft Standard) 2011年取消
  - IETF、IAB
- 4）因特网标准（Internet Standard)

国际标准化组织ISO
- os1参考模型、HDLC协议
国际电信联盟ITU
- 制定通信规则
国际电气电子工程师协会IEEE
- 学术机构、IEE802系列标准、5G
Internet工程任务组IETF
- 负责互联网相关标准的指定 RFC XXXX

性能指标之速率，带宽，吞吐量

速率
- 速率即数据率或称数据传输率或比特率。
- 比特1/0位
- 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。
- 单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s
带宽
- “带宽”原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。
- 计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内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”，b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。
- 网络设备所支持的最高速度
- 我自己的理解就是携带的数据量大小

吞吐量
- 表示在单位时间内通过**某个网络（或信道、接口）**的数据量。单位b/s，kb/s，Mb/s等。
- 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
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。
- 类型
  - 发送时延
    - 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（数据全部推到信道）所需的时间。
    - 发生在机器里
  - 传播时延
    - 发生在信道上
  - 排队时延
  - 处理时延
时延带宽积
- 时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。既“某段链路现在有多少比特”
往返时间RTT
- ping命令
- 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越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
- RTT = 往返传播时延（传播时延*2） + 末端处理时间(接收方处理数据)
- 不包括传输时延
利用率

分层结构（协议，接口，服务）

发送文件前要完成的工作（过于复杂，分层的原因）：
- （1)发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。
- （2）要告诉网络如何识别目的主机。
- （3）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。
- （4）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。
- （5）确保差错和意外可以解决。

分层的基本原则

1.各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
2.每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
5.整个分层结构应该能促进标准化工作。

分层结构

1.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。
2.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】
- 语法：规定传输数据的格式
- 语义：规定所要完成的功能
- 同步：规定各种操作的顺序
3.接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口。
4.服务：下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】

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。
-含金量高的数据。
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。
IDU协议数据单元：指的是在相邻层接口间传送的数据单元

总结

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n+1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（厂家实现）。

7层0SI参考模型（法定标准）

IBM 系统网络体系结构（IBM Systems Network Architecture）SNA
DEC公司提出的数字网络结构(DNA)是一种分层结构
美国国防部 TCP/IP
…
国际标准化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型。
目的：支持异构网络系统的互联互通。
理论成功，市场失败。原因：复杂，效率低，制定标准时间过长，还有功能重复出现

资源子网端到端
通信子网点对点

应用层
- 所有能和用户交互产生网络流量的程序，FTP,HTTP,SFTP
表示层
- 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） JPEG,ASCII
- 数据格式变换（翻译）
- 数据加密解密
- 数据压缩和恢复
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。 ADSP，ASP
- 建立同步（SYN）
- 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
    - 适用于传输大文件
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。TCP，UDP
- 功能一：可靠传输（文件）、不可靠传输（QQ）
- 功能二：差错控制纠正错误
- 功能三：流量控制控制发送端速度
- 功能四：复用分用
  - 复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。
  - 分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
- 快速记忆：可差流用
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。 IP，IPX,ICMP,IGMP,ARP,RARP,OSPF
- 网络层传输单位是数据报（分组的多个小块）。
- 功能一：路由选择最佳路径
- 功能二：流量控制
- 功能三：差错控制
- 功能四：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。
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。 SDLC,HDLC,PPP,STP
- 数据链路层/链路层的传输单位是帧。
- 功能一：成帧（定义帧的开始和结束）…1000011101010101…
- 功能二：差错控制 帧错+位错
- 功能三：流量控制
- 功能四：访问（接入）控制控制对信道的访问
  - 广播式网络（同一时间只能有一个发送信息）控制哪台主机占用信道
物理层
- 主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。 RJ45,802.3
- 物理层传输单位是比特。
- **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。
- 功能一：定义接口特性，比如确定连接电缆的插头有多少个引脚，每一条引脚如何链接
- 功能二：定义传输模式
  - 单工只可以同一时间一个人在发送，且发送方已经固定好了，不再改变
  - 半双工只可以同一时间一个人在发送，但是两个人都可以作为发送方
  - 双工可以双向同时说话
- 功能三：定义传输速率
- 功能四：比特同步
- 功能五：比特编码

4层TCP/IP参考模型（事实标准）

相同点
- 1.都分层
- 2.基于独立的协议栈的概念
- 3.可以实现异构网络互联
不同点
- 0Sl定义三点：服务、协议、接口
- 0Sl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
- 面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。