1.1概念、組成、功能和分類

概念：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：是一個(gè)將分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過通信設(shè)備與線路連接起來，由功能完善的軟件實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是互連（互聯(lián)互通，通信鏈路）的、自治（無主從關(guān)系）的計(jì)算機(jī)集合。

功能：

????數(shù)據(jù)通信（連通性）、資源共享（硬件、軟件、數(shù)據(jù)）、分布式處理（多臺(tái)計(jì)算機(jī)各自承擔(dān)統(tǒng)一工作任務(wù)的不同部分）、提高可靠性（利用替代性）、負(fù)載均衡

組成：

????組成部分：硬件（主機(jī)、鏈路、通信設(shè)備）、軟件、協(xié)議

工作方式：

????邊緣部分（用戶直接使用的，端系統(tǒng)，有C/S方式和P2P方式）

（C/S方式

C：客戶程序必須直到服務(wù)器程序的地址；不需要特殊的硬件和復(fù)雜的操作系統(tǒng)。

S：一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶請(qǐng)求；系統(tǒng)起動(dòng)后一直運(yùn)行著，被動(dòng)等待接受客戶請(qǐng)求，不需要知曉客戶程序的地址；一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。

P2P,對(duì)等連接方式，雙方均可下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔。）

核心部分（為邊緣部分服務(wù)，路由器（實(shí)現(xiàn)分組交換））

（電路交換，建立連接->通話->釋放連接

特點(diǎn)：在通話全部時(shí)間內(nèi)，通話的兩個(gè)用戶始終占用端到端的通信資源。

整個(gè)報(bào)文的比特流連續(xù)從源點(diǎn)直達(dá)終點(diǎn)，好像在一個(gè)管道中傳送。

報(bào)文交換

整個(gè)報(bào)文先傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，全部存儲(chǔ)下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。

分組交換

采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。主機(jī)（邊緣部分）為用戶進(jìn)行信息處理，路由器（核心部分）用來轉(zhuǎn)發(fā)分組。

單個(gè)分組（整個(gè)報(bào)文的一部分）傳送到相鄰結(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。）

功能組成（數(shù)據(jù)通信、資源共享）：

????通信子網(wǎng)（實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信）

????資源子網(wǎng)（實(shí)現(xiàn)資源共享、數(shù)據(jù)處理）

分類：

1、按分布范圍：廣域網(wǎng)（交換技術(shù)）、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)（廣播技術(shù)）、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)

2、按使用者分：公用網(wǎng)、專用網(wǎng)

3、按交換技術(shù)分：電路交換、報(bào)文交換、分組交換

4、按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分：總線型、星型、環(huán)型、網(wǎng)狀型（廣域網(wǎng)）

5、按傳輸技術(shù)分：廣播式網(wǎng)絡(luò)（共享公共通信信道）、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（使用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機(jī)制）

互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段：

1、從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPANET（1969）向互連網(wǎng)發(fā)展的過程

2、三級(jí)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)（主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)）

3、逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)（ISP，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，如中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)等，可分為主干ISP、地區(qū)ISP、本地ISP）

（IXP，互聯(lián)網(wǎng)交互點(diǎn)，允許兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)直接相連并交換分組，而不需要再通過第三個(gè)網(wǎng)絡(luò)來轉(zhuǎn)發(fā)分組。）

?

1.1.2標(biāo)準(zhǔn)化工作及相關(guān)組織

標(biāo)準(zhǔn)分類：

法定標(biāo)準(zhǔn)（由權(quán)威機(jī)構(gòu)制定的正式的、合法的標(biāo)準(zhǔn)）OSI

事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（某些公司的產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了主流，時(shí)間長(zhǎng)了這些產(chǎn)品的協(xié)議和技術(shù)就成了標(biāo)準(zhǔn)）TCP/IP

RFC（因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的形式）上升為因特網(wǎng)正式標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)階段：

（1）因特網(wǎng)草案，這一階段還不是RFC文檔

（2）建議標(biāo)準(zhǔn)，從這個(gè)階段開始成為RFC文檔

（3）草案標(biāo)準(zhǔn)（IETF、IAB），2011年后取消該階段

（4）因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)化工作的相關(guān)組織：

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（OSI參考模型、HDLC協(xié)議）

國(guó)際電信聯(lián)盟ITU（制定通信規(guī)則）

國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE（學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)、5G）

Internet工程任務(wù)組IETF（負(fù)責(zé)因特網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定）

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1.1.3速率相關(guān)的性能指標(biāo)

速率：

速率即數(shù)據(jù)率或稱數(shù)據(jù)傳輸率或比特率。（比特即為傳輸過程中的1/0位）

連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)位數(shù)的速率。

單位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s

1kb/s=103b/s，1Mb/s=103kb/s1Gb/s=103Mb/s1Tb=103Gb/s

（存儲(chǔ)容量 ?1Byte（字節(jié)）=8bit（比特）1KB=210B，1MB=210KB，1GB=210MB，1TB=210GB）

帶寬：

（1）帶寬原指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度，即最高頻率與最低頻率之差，單位是Hz。（頻域）

（2）計(jì)網(wǎng)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力，通常指單位時(shí)間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。單位有b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所支持的最高速度）（時(shí)域）

吞吐量：

表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。單位b/s，kb/s，Mb/s等

吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。

?

1.1.4時(shí)延、時(shí)延帶寬積、RTT和利用率

時(shí)延：

數(shù)據(jù)（報(bào)文/分組/比特流）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。也叫延遲或遲延。單位是s。

分類：

發(fā)送時(shí)延（從發(fā)送分組的第一個(gè)比特算起，到該分組的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間），

高速鏈路（僅僅是提高發(fā)送速率）

傳播時(shí)延（取決于電磁波傳播速度和鏈路長(zhǎng)度）

排隊(duì)時(shí)延（等待輸入/輸出鏈路可用時(shí)間）

處理時(shí)延（檢錯(cuò)，找出口時(shí)間）

時(shí)延帶寬積：

又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度，即某段鏈路現(xiàn)在有多少比特

往返時(shí)延RTT：

從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到接收方的確認(rèn)（接收方收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)延。

RTT越大，在收到確認(rèn)之前，可以發(fā)送的數(shù)據(jù)越多。

包括：往返傳播時(shí)延=傳播時(shí)延*2，末端處理時(shí)間

利用率：

?

網(wǎng)絡(luò)利用率，信道利用率加權(quán)平均值

?

1.2.1分層結(jié)構(gòu)、協(xié)議、接口、服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是從功能上描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分層結(jié)構(gòu)

每層遵循某個(gè)/些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以完成本層功能。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。

第n層在向n+1層提供服務(wù)時(shí)，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。

僅僅在相鄰層間有接口，且所提供的服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。

體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)是指能運(yùn)行的一些軟件和硬件。

分層的基本原則：

1、各層之間相互獨(dú)立，每層只實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能

2、易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)，每層之間界面自然清晰，易于理解，相互交流盡可能少

3、結(jié)構(gòu)上可分割開。每層都采用最適合的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)

4、靈活性好，保持下層對(duì)上層的獨(dú)立性，上層單向使用下層提供的服務(wù)

5、整個(gè)分層機(jī)構(gòu)能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作

實(shí)體：第n層的活動(dòng)元素稱為n層實(shí)體，同一層的實(shí)體叫對(duì)等實(shí)體。（任意可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。）

協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中對(duì)等實(shí)體數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（水平）

（語法：規(guī)定傳輸數(shù)據(jù)的格式

語義：規(guī)定所要完成的功能

同步：規(guī)定各種操作的順序）

（控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合）

接口（訪問服務(wù)點(diǎn)SAP）：上層使用下層服務(wù)的入口

服務(wù)：下層為相鄰上層提供的功能調(diào)用（垂直）

SDU服務(wù)數(shù)據(jù)單元：為完成用戶所要求的功能而應(yīng)傳送的數(shù)據(jù)

PCI協(xié)議控制信息：控制協(xié)議操作的信息

PDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元：對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單元

?

1.2.2OSI參考模型

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)：

7層OSI參考模型（法定標(biāo)準(zhǔn)）

4層TCP/IP參考模型（事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)）

OSI參考模型：

目的：支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互通互聯(lián)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于1984年提出開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型

OSI7層：

應(yīng)用層：

用戶與網(wǎng)絡(luò)的界面，所有能和用戶交互產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的程序

典型應(yīng)用層協(xié)議：

文件傳輸（FTP），電子郵件（SMTP），萬維網(wǎng)（HTTP）

表示層:

用于處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式（語法和語義）。

功能一：數(shù)據(jù)格式交換

功能二：數(shù)據(jù)加密解密

功能三：數(shù)據(jù)壓縮和恢復(fù)

主要協(xié)議：JPEG、ACII

會(huì)話層：

向表示層實(shí)體/用戶進(jìn)程提供建立連接并在連接上有序地傳輸數(shù)據(jù)。這是會(huì)話，也是建立同步（SYN）。

功能一：建立、管理、終止會(huì)話

功能二：使用校驗(yàn)點(diǎn)可使會(huì)話在通信失效時(shí)從校驗(yàn)點(diǎn)/同步點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。

適用于傳輸大文件。

主要協(xié)議：ADSP、ASP

傳輸層：

負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程的通信，即端到端的通信。傳輸單位是報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。

功能一：可靠傳輸、不可靠傳輸

功能二：差錯(cuò)控制

功能三：流量控制

功能四：復(fù)用分用

復(fù)用：多個(gè)應(yīng)用層進(jìn)程可同時(shí)使用下面?zhèn)鬏攲拥姆?wù)。

分用：傳輸層把收到的信息分別交付給上面應(yīng)用層中相應(yīng)的進(jìn)程。

主要協(xié)議：TCP、UDP

網(wǎng)絡(luò)層：

把分組從源端傳到目的端，為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層傳輸單位是數(shù)據(jù)報(bào)。

功能一：路由選擇 最佳路徑

功能二：流量控制

功能三：差錯(cuò)控制

功能四：擁塞控制

若所有結(jié)點(diǎn)都來不及接受分組，而要丟棄大量分組的話，網(wǎng)絡(luò)就處于擁塞狀態(tài)。因此要采取一定措施，緩解擁塞。

主要協(xié)議：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP、OSPF

數(shù)據(jù)鏈路層：

把網(wǎng)絡(luò)層傳下來的數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀。傳輸單位為幀。

功能一：成幀（定義幀的開始和結(jié)束）

功能二：差錯(cuò)控制：幀錯(cuò)+位錯(cuò)

功能三：流量控制

功能四：訪問（接入）控制 控制對(duì)信道的訪問

主要協(xié)議：SDLC、HDLC、PPP、STP

物理層：

在物理媒體上實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸（不管所傳數(shù)據(jù)是什么比特組合，都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送）。傳輸單位為比特。

功能一：定義接口特性

功能二：定義傳輸模式 ?單工、半雙工、雙工

功能三：定義傳輸速率

功能四：比特同步

功能五：比特編碼

主要協(xié)議：Rj45、802.3

1.2.3TCP/IP參考模型和5層參考模型

TCP/IP參考模型：

應(yīng)用層

傳輸層

網(wǎng)際層

網(wǎng)絡(luò)接口層

OSI模型和TCP/IP 參考模型異同點(diǎn)：

同：

1、都分層

2、基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念

3、可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

異：

1、OSI定義三點(diǎn)：服務(wù)、協(xié)議、接口

2、OSI先出現(xiàn)，參考模型先于協(xié)議發(fā)明，不偏向特定協(xié)議

3、TCP/IP設(shè)計(jì)之初就考慮到異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)問題，將IP作為重要層次

4、

?面向連接：分為三個(gè)階段，第一是建立連接，在此階段，發(fā)出一個(gè)建立連接的請(qǐng)求。只有在連接成功建立后，才能開始數(shù)據(jù)傳輸，這是第二階段。接著當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢，必須釋放連接。而面向無連接沒有那么多階段，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

5層參考模型：

應(yīng)用層：支持各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（FTP、SMTP、HTTP）

傳輸層：進(jìn)程-進(jìn)程的數(shù)據(jù)傳輸（TCP、UDP）

網(wǎng)絡(luò)層：源主機(jī)到目的主機(jī)的數(shù)據(jù)分組路由與轉(zhuǎn)發(fā)（IP、ICMP、OSPF）

數(shù)據(jù)鏈路層：把網(wǎng)絡(luò)傳下來的數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀（Ethernet、PPP）

物理層：比特傳輸