计算机网络概述

互联网是什么

1.什么是网络

描述节点和边缘之间的关系。节点和边缘可以分配任何相应的意义,一个独立于这些节点和边缘的大小和形状的系统。

什么是计算机网络

由网络计算机组成的系统

1. 主机结点

任何可以连接的设备都可以称为主机连接点

2. 数据交换(中断)点

例如,路由器和开关,但这些节点不是数据源也不是数据目标

3. 主干链路

交换机与交换机之间的边界,路由器和路由器,或两者的结合。

4. 接入网链路

一个主机与互联网之间的链接

5. 协议

支持互联网工作的标准可以通过不同的层分开为不同的协议

3.什么是互联网

一个由一群相互连接的网络组成的巨大网络

从具体组成的角度来看:

1. 数十亿的相互连接的计算机设备

主机端系统还包括运行网络应用程序

2. 通信链路

光纤、同轴电缆、无线网络和卫星,单键传输效率=带宽(bps)

3. 分组交换设备

开关(在物理层中工作)或路由器(在网络层中工作)

从服务角度来看：

1. 利用通信设施的分布式通信应用

分布式应用,如网络, 游戏, 电子邮件等.

2. 通讯基础设施为应用程序提供编程接口

它为应用程序层下的应用程序提供各种接口服务,例如提供不连接的可靠服务或针对不连接的可靠服务,访问互联网等。

4.什么是协议

协议(英语:Protocol)是一个必须遵守的规则,当数据在每个级别的通信实体之间相互作用时,例如文件格式、序列或在收到请求或作出响应时采取的行动

二、网络结构

1.Edge

主机和应用程序(客户和服务终端)

• 端系统

运行应用程序. 什么网络? 电子邮件?

• C/S模式,即客户端/服务器模式

客户要求和从服务器接收服务,例如,一个游戏客户端/服务器,网页客户端/服务器,当客户数量增加时,这种模式会造成很多问题。因为客户和服务器从一开始就设置起来,你所要求的资源只有在服务器上,你不能把某些资源上传给其他人提供服务,缺乏流动性和透明度。即称为集中式，因延误而造成的损失无法弥补

• 皮尔到皮尔

这是解决C/S模式的问题,让服务器和客户端都有两个功能,了解下载软件的操作机制,例如什么迅雷，快播。你可以喊出口号:我为人,为人,人人为我，因为每个节点都有一个客户端和服务器的功能,所以这个模型是自然地分布的。一个任务可以分成三个部分,请求在不同服务器上下载,这样效率也就上去了

1.使用网络设施的面向连接服务

• 说明面向连接

什么是面向连接的服务?这是请求和回应到最后发送第一个“谢谢”之后的行动,你需要先确定连接状态,当连接完成时,基础协议也准备彼此的资源,和各种配置的初始化准备。并注意,所有状态信息和连接信息在连接导向服务之间都由终端系统维护,物理媒体忽略了中间节点和链接,而不是网络核心或访问网络。

• 典型的面向连接的传输协议:TCP

让我们谈谈TCP协议的优点,即提供的服务

1. 可靠(原始传输发送给您,而您收到的是您收到的)并按照顺序发送数据(确认和重新传输)
2. 流量控制:发送者不会沉没接收者
3. 拥塞控制:发送器在网络(路径上有许多资源)拥塞时减少传输频率

1.2使用基础设施的非连接服务

• 说明无连接

只要它符合协议,发送者发送消息,接收者接收消息,然后回答

• 典型的不连接传输协议:UDP

TCP具有安全性和稳定性的特点,但UDP没有。 没有连接,没有可靠的数据传输,没有流量控制,没有拥挤控制。

• UDP的应用

由于UDP有许多缺点,为什么我们应该在时间消耗高或可靠性低的情况下使用UDP,我们通常选择UDP作为资源传输的优先协议?

2.网络核心

互联路由器(路由器网络)网络的网络

2.1 电路交换

端到端资源分配给从源到目标端的调用

资料可从上述图中获得

• 每个段有四个行或部分,下一个调用上面的链接的第二个行和右边的链接的第一个行

  下面是线的划分方法,有三个方法:频率、时间和波

• 一旦建立,每个调用可以保证其性能,即不同的资源可用性(资源共享能力较弱)

• 如果电话中没有信息传送,则电话称为“废物”

• 在传统电话网络中常用的

有关的例子计算的例子

• 注意

计算 A 发送 B 的文件的时间比 B 接收 B 的文件时间长

2.1.2计算机通信电路交换的弊端

• 连接建立时间长
• 计算机间的通信是突然的(即可能出现突然的连接请求和连接在2毫秒后终止)并且这种频繁的操作对电路交换非常不友好。如果你使用电路交换,你会浪费更多的卡,即更多的电路

该调用线没有数据传输,被占用的芯片不能被其他调用

• 可靠性

2.2集团交换(与时间交换 Shareability)

• 说明

批 switching基于电路切换到24带宽部分,直接使用整个带宽(1.536Mbps)传输文件,然后传输模式是将所有数据存储到每个端点,一旦所有存储都完成, 再使用下一个链接.这大大增加了分担。这样的方式我们称为存储转发

2.2.1资格延迟

当一个节点完全存储和传输的数据通过路由器检查的路由表发送到下一个节点或主机端时,如果链路中还有其他资源正在传输,那么准备传输的数据在进入队列的末端时,从队列的末端到队列的相反端时被排队排队延时

2.2.相关主题

注意,您不应该理解发送和接收是独立的,完成此行为需要10秒钟。事实上,它指向发送者和接收者的方向。对于发送者来说,发送需要5秒钟,但对于接收者来说,接收需要5秒钟,所以此行为是5秒钟的时间消耗

2.3网络核心的关键功能

• 路由

路由器通过路由算法生成路由表,以传递一个子集到指定的目标路径

• 转发

从路由器的输入链向输出链转移一个子集

2.4单位交换与电路交换的比较

1. 对于群体交换,我们可以看到它的优点是它与网络的突然性非常紧密相连,也就是说,如果有资源,它们被占用或排队,如果没有资源,它们是空的,如果没有连接,就没有必要设置一个电话
2. 集群交换会造成网络拥塞和过时延迟
3. 基于第二点,我们如何使分组交换有提供音频和视频应用所需的带宽的电路交换服务

2.5 网络的分类

2.5.1团体交换网络的分类(按无网络的连接层)

1. 数据报告网络(连接)

• 该组的目标地址决定下一个跳跃
• 不同阶段可以更改路线
• 类似:问路
• 应用范围:内陆

2. 虚拟电路网络(未连接)

• 每个分组都有VCID标签,确定下一个传输的目标
• 在调用时决定路径,整个过程路径保持不变
• 路由器保持每个调用的状态,反映了未连接的特性
• 用途:X.25和ATM

3.访问、物理媒体

• 说明

有线或无线通信链(英语:Wired or wireless communications chain)是指由物理负责传输的介质或设备组成的通信链。

3.1 家庭输入:调制器

• 说明

事实上,在早期,我们都接触到这种网络访问方法,通过电话线连接到互联网,电话线用于传输音频,它的带宽为4KHz(对于所有描述的,带宽单位不同),我们可以用这个带宽来表示网络信号0101的二进制调制,我们通常这样做:频率调制(频率快意味着1,慢表示0,调制(高振幅表示1,低表示0,调制相,集成调制,然后目标端被切开

• 缺点

因此,在互联网的早期,我们可以看到一种通过电话的现象,即在上网时不能打电话,反之亦然

3.2互联网接入:数字订阅线(DSL)

• 说明

这个方法是调制调制的改进版本,所以它也是调制和调制调制方法,增加电话线的带宽,部分用于电话通信,部分用于上传和下线的带宽到网络,这样你就可以连接到互联网并同时打电话

3.3输入网络:电缆网络

• 说明

在不同的频率传输不同的通信数据,或基于电话线的扩展,电视的带宽,网络的带宽(上下)等等。

3.4其他有线访问模式

• 住宅输入:电缆模式,输入网络:家庭网络,企业输入网络等原则是通过层级路由器或交换器连接到中国电信、中国移动等

3.5无线接入网络:无线LAN

• 说明

每个无线终端系统共享无线访问网络(从终端系统到无线路由器)

3.6无线接入网络:宽带无线接入

• 说明

现在是4G、5G通话或连接到互联网

3.7 物理媒体

• 物理链路

连接每个发送-接收对之间的物理媒体

• 引导型媒体

信号由固体介质引导:即,我们实际上可以看见和感觉物理介质的电缆、纤维等。

• 非引导型媒体

在公开空间传输电磁或光学信号,携带数字数据

3.7.1物理介质:轴承电缆

• 说明

具有单轴的两个铜导体可以双向传输,分为基带电缆和宽带电缆,主要的区别是电缆上有一个或多个通道

3.7.2 物理 媒体 : 纤维 和 电缆

• 说明

它具有通过反射传输光信号的优点,并且不会失去高速距离

3.7.3物理媒体:无线链

• 说明

开放空间无物理介质,如LAN、无线通信、互联网(4G5G)、卫星等,传输电磁波

4.互联网结构和互联网服务提供商

4.1互联网结构:互联网网络

• 前言

终端系统通过ISP连接到互联网,它可以是移动通信或学校等,这些ISP都是相互连接的

• ISP的连接

如果数以万计的互联网服务提供商直接相互连接,并且需要彼此的N的平方数目,系统性能随数量的增加而可能下降,这并不可扩展。 相应的解决方案是创建一个或多个全球(全球)互联网服务提供商

4.1.1全球 ISP

• 全局ISP的演化

正如图所示,在引入通用互联网服务商之后,每个强大的公司都想分享一杯,并且在各个通用互联网服务商之间分享一杯。 用户只能选择自己的运营商和软件包,如果它们不适合,就更换它们

• ICP（Internet Content Provider）

互联网内容提供者，例如, 什么词, 阿利巴巴, 贝杜, 谷歌, 等等,ICP 和 ISP 之间 存在 了 矛盾 。虽然 ICP 的 范围 是 全球性 的,所以如果本地处理服务器与终端系统之间的距离很远,所以你需要跳过多个 ISP来到达那里,同样的费用也是非常昂贵的。该ICP的解决方案是建立局域的终端系统(如果局域不允许建造这些,则租用电缆)或提取电缆进行传输,即由 ISP 提供的服务由 ISP 本身通过 dedicated 网络实现

4.1.2网络中的网络

根据这个图表,我们可以非常清楚地理解为什么互联网被称为网络中的网络,我们可以把它分成三个层,所以一个会议小组实际上必须通过许多互联网服务提供商,也就是说,许多网络

• 一级互联网服务提供商涵盖国家或国际专用网络或极高速的ICP,直接与其他一级互联网服务提供商和大量第二级互联网服务提供商(POP)联系
• 第二层是一个较小的 ISP (一般是区域性),连接到一个或多个第一层(多家庭),也可以连接到同一个层(平等访问)。
• 第三层是我们口中的连接网络,最接近终端系统

IXP:多个等价的 ISP互联

5.分解延迟、损失和吞吐量

5.1集团延误和损失

5.1.第一组延迟

因为当一个组进入一个组队列时,如果有其他组在队列中等待,那么当然该组必须排队,并且取得队列的前面所需的时间是组队列的延迟

5.1.2四个分组延迟

注意：

这些延迟是点到点的延迟,即只有一个链子在中间称为 hop,在发射器和接收器之间可能有许多 hop,四个加在一起的延迟称为 point delay

1. 结点处理延时

在位级检查错误,检查分支头条和分支方向

2. 排队延时

队列到延迟队列的另一边的时间取决于拥挤程度

3. 传输延时

R的反演是传输一个位数所需的时间,所以乘以总数的位数不是总时间,而是延迟

4. 传播延时

上述传输延迟是发送器输出所有数据所需的时间,链路传输数据所需的时间,因此发送分支到接收机的最后部分所需的时间是传输延迟

5.1.3组的损失

当组队列的负载能力达到最大时,新组进入,不用说任何队列,然后组就会丢失;当然,丢失的组可能被重新传输到以前的端点或源主机,或者完全不能传输。
当然,可靠和不可靠也可以通过传输媒体来定义,例如,如果你使用无线传输,无线本身并不可靠,所以考虑使用可靠的协议亡羊补牢

5.1.4延迟队列的流量强度

5.1.5通过跟踪路线测试每个点的回程延迟(ICMP协议)

p8 25分钟左右

5.2 吞吐量

• 定义

源主机与目标端之间的传输速率(数据/单位时间)分为瞬时和平均吞吐量

6.协议层次和服务模式

6.1计算机网络从复杂到层次实现

• 将网络复杂函数分隔成不同的层。每个层实现一个或一组功能,包括可以在顶部使用的功能:服务,即提供从底部到顶部的服务(此服务包括所有顶层及底层的功能)
• 层协议实体相互作用,执行层协议操作,以实现层的功能,并通过接口向顶层提供更好的服务
• 在执行顶层协议时,直接使用下层提供的服务
• 上层服务:由下层服务实现的上层协议实体与下层提供的服务之间的相互作用产生的新功能(上层可用)

6.2服务及服务接入点

• 服务

从底层提供的功能(通讯能力)可以分为两个不同方向:服务使用者和服务提供者

• 原始(原始)

当从底层到顶层提供服务时,它可以以任何形式提供,例如从传输层到应用程序层的接口API来完成网络间的通信,因此API中的函数称为函数

• 服务接入点(SAP)

上层通过层间接口使用下层提供的服务,例如,传输层的SAP是端口端口,也就是说,多个应用程序实体可以通过SAP来使用功能,由于不同使用实体必须在较低层次使用SAP提供的服务方面有所不同,那么我们怎么说谁是谁,这时,SAP开始发挥作用。可以根据报告的内容加以区分,这提供了实现固定点罢工的能力

6.3 服务的类型

6.3.面向连接服务(在连接前做各种准备,握手)

6.3.2未连接服务

6.4数据单元(DU)

• 注意

每个数据层是不同的,例如,应用程序层的协议数据叫做消息,传输层的协议数据是消息段

6.5分区的好处

• 说明

对于一个复杂的系统,如网络,层级化可以使结构清晰,容易识别网络组件,并描述它们
相互关系、调制易于维护和系统升级(因为上层与下层之间没有相互作用,界面不变)

6.6网络的协议堆栈

• 应用层:为人类用户提供网络应用服务或其他应用过程,例如FTP SMTP HTTP DNS
• 传输层:基于网络层提供的端到端通信,它被划分为进程到进程,这将不可靠的通信转变为可靠的通信。
• 网络层:主机间通信,端到端通信,不可靠的IP路由协议
• 连结层:邻接网络节点之间的数据传输,例如点对点PP, 802.11(wifi),Ethernet
• 物理层:在线上上传和发送 bits

6.6.层间传输协调

• 说明

从图中可以看出,发射器是包装层层的,接收器是包装层层的。 注意,中间链的末端点也需要解锁和密封

6.6.2不同级别的协定数据单元(即基本单元)

6.7ISO/OSI参考模型

• 说明

与互联网协议相比,有两个层次,即表示层和对话层

• 表示层

允许应用程序解释传输数据、加密、压缩和与机器有关的转换的表示

• 会话层

数据交换、检查站、恢复同步

• 为什么互联网协议没有两层

因为在互联网协议堆栈中的两个层的功能被传递到应用程序层本身

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