本文主要是介绍计算机网络(一)| 概述 因特网 性能 协议基本,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
文章目录
- 1. 因特网组成
- 1.1 四元素组成
- 1.2 二元素组成
- 1.3 核心部分
- 2.计算机网路的功能
- 3. 几种不同类别的网络
- 4 性能指标
- 5 网路协议
- 5.1网络体系结构
- 6 PDU
互联网(或因特网)之所以能够向用户提供服务,是因为互联网具有两个重要基本特点 连通性 和 共享
网络把许多计算机连在一起
互联网则把许多网络通过路由器连在一起
与网络相连的计算机叫做主机
互联网发展的三个阶段
1 单个网络ARPANET向互联网发展
2 建成三级结构因特网 主干网 地区网 校园网
3 出现多层次ISP 因特网服务提供者
1. 因特网组成
1.1 四元素组成
用户设备
网络设备
传输介质
网络协议
1.2 二元素组成
边缘部分
所有连接在因特网的主机组成,用来进行数据资源共享,也称资源子网
核心部分
由大量网络和连接这些网络的路由器组成,提供了连通性和交换,也称为通信子网
1.3 核心部分
核心部分起特殊作用的是路由器
路由器实现的分组交换
现在更多用分组交换
为什么要用分组交换
计算机数据突发性强,使用分组交换承载计算机数据成本低
区分分组交换和电路交换
分组交换和电路交换都是计算机网络中常见的数据传输方式,但它们的实现方式和特点有所不同。
分组交换是一种将数据分成小块(即分组)进行传输的方式。在分组交换中,发送方将数据分成若干个大小相等的数据块,每个数据块被赋予一个地址,并通过网络独立传输。数据到达接收方后,接收方将数据块重新组装成原始数据。分组交换的优点是能够动态地分配网络带宽,提高网络利用率。常见的分组交换协议包括IP协议、TCP协议等。
电路交换是一种在通信开始前建立网络电路(即物理路径)的方式,并在通信过程中保持该电路。在电路交换中,发送方和接收方之间建立一个可靠的物理连接,并在通信过程中独占该连接。电路交换的优点是通信过程中具有稳定的带宽和延迟,适用于需要实时传输的应用,例如电话通信。常见的电路交换协议包括PSTN、ISDN等。
可以通过这样一个比喻来理解
假设你要从一个城市到另一个城市旅行。如果你选择搭乘公共汽车,那么你需要在汽车站等待,直到一辆符合你行程的公共汽车出现,然后支付车费、上车,到达目的地后下车,这个过程就是电路交换的过程。
而如果你选择自驾游,那么你可以根据自己的行程和时间,制定出一张路线图,根据路线上的标志和地图,沿途行驶,在需要休息或加油时停车,到达目的地后停车。这个过程就是分组交换的过程。
可以看到,分组交换和电路交换的区别在于,电路交换是一种预先占用资源的方式,需要建立一个独占的物理连接(买票后别人就不能占用你的位置),而分组交换则是一种动态分配资源的方式(自己的车离开后别人就可以使用),可以根据需要在网络中分配资源。
分组如何实现?
(1)发送端,把较长的报文划分成较短的,固定长度的数据段
(2)每一个数据段前添上首部,每一个数据段可以看做一个分组
首部含有的信息有地址(转发到下一个结点的交换机)
(3)以“分组”为数据单元传输,依次把分组传到接收端
(4)接收端收到分组后就剥去首部 还原成报文
分组交换优点
高效 灵活 迅速 可靠
分组交换可能带来的问题
可能需要排队,产生时延
首部的控制信息有开销
2.计算机网路的功能
数据通信
而最基本的功能是数据通信
资源共享
计算机网络的资源主要指
计算机硬件、软件与数据
两种通信方式
客户服务器方式
对等方式 如QQ微信
3. 几种不同类别的网络
广域网WAN
作用范围通常几十公里到几千公里
城域网MAN
作用距离5-50公里
局域网LAN
作用距离 1公里左右
个人区域网PAN
10米左右
无线个域网
如蓝牙,ZIGBee
4 性能指标
1 速率
指单位时间内传输的数据量,通常以(b/s)bps、Kbps、Mbps等单位来表示。传输速率与带宽密切相关,但不同于带宽,它还考虑了传输数据的效率、误码率等因素。bps Bit Per Second的缩写
以高清视频为例,它需要的传输速率大概在5-10 Mbps之间。因此,如果你的网络带宽是10 Mbps,就足以支持高清视频的流畅播放。如果网络带宽只有1 Mbps,则观看高清视频时可能会出现卡顿、缓冲等问题。
2 带宽
指网络中能够传输的最大数据量,通常以每秒传输的比特数(bps)来衡量。带宽越高,网络传输速度越快,数据传输能力越强。
速率和带宽的区别
速率指单位时间内传输的数据量,通常以bps、Kbps、Mbps等单位来表示。速率与数据传输的效率、误码率等因素有关。
带宽指网络中能够传输的最大数据量,通常也以bps、Kbps、Mbps等单位来表示。带宽是网络的物理特性,与网络的传输效率、误码率等因素无关。
可以通过一个比喻来理解速率和带宽的区别。假设你要从一桶水中抽取一定量的水,速率就表示你每秒钟能够抽取的水的数量,而带宽则是指这个水桶的容量大小。
网络界单位换算是1000
而存储界 单位换算是 2 10 2^{10} 210
3 吞吐量
指单位时间内通过网络的数据量,通常以bps、Kbps、Mbps等单位来表示。吞吐量与传输速率类似,但还考虑了网络中拥塞的情况。
4 时延
指数据从发送方到接收方所需的总时间。时延包括
发送时延 数据从结点进入到传输媒体所需要的时间
发送时延 = 数据帧长度 b 发送速率 b / s 发送时延=\frac{数据帧长度b}{发送速率b/s} 发送时延=发送速率b/s数据帧长度b
传播时延(数据从发送方到接收方所需时间)
传播时延 = 信道长度(米) 信号在信道上传播速率 m / s 传播时延=\frac{信道长度(米)}{信号在信道上传播速率m/s} 传播时延=信号在信道上传播速率m/s信道长度(米)
处理时延(路由器或交换机对数据进行处理所需时间)
排队时延(等待路由器或交换机处理数据的时间)四个部分。
容易产生错误的概念
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是在比特链路上的传播速率
5 时延带宽积
是指在一个网络中,数据从发送端到接收端所需要的时间与网络带宽的乘积。它的单位通常是比特(bits)可以用来评估网络的传输性能,也是确定网络传输最大吞吐量的一个重要参数。
6 往返时间RTT
是指数据从发送端发送到接收端并返回的时间,通常使用毫秒(ms)作为单位。
7 利用率
利用率(Utilization)是指网络资源在一段时间内被使用的程度,是衡量网络资源利用效率的一个重要指标。利用率通常使用百分比(%)或小数表示,例如50%或0.5
时延与网络利用率关系
8 数据传输效率
5 网路协议
网络协议是计算机网络中数据传输和通信的规则集合。一个完整的网络协议通常包括以下几个要素:
- 语法:定义了数据传输的格式和规范,即数据在网络中的组织方式和编码方式。
- 语义:定义了数据传输的含义和解释方式,即数据在网络中的意义和作用。
- 同步:定义了数据传输的时间顺序和流程,即数据在网络中的传输顺序和时序关系。
5.1网络体系结构
网络体系结构指的是计算机网络中不同层次之间的结构和组织方式。常见的网络体系结构有OSI参考模型和TCP/IP参考模型两种。
- OSI参考模型
OSI参考模型是由国际标准化组织(ISO)制定的一个网络体系结构标准。它共分为七层,包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层都有自己的特定功能和任务,不同层之间通过接口进行通信,从而实现数据传输和处理。
- TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型是由美国国防部高级研究计划局(ARPA)制定的一个网络体系结构标准。它共分为四层,包括网络接口层、网络层、传输层和应用层。与OSI参考模型不同,TCP/IP参考模型将会话层、表示层和应用层合并为一个应用层,简化了网络结构,提高了网络的可靠性和效率。
两种网络体系结构虽然存在一些不同,但都采用了分层的设计思想,通过不同层之间的协议和接口实现了数据的传输和处理,从而为网络的发展和应用提供了有力的支持。
6 PDU
PDU:协议数据单元
在计算机网络通信中,PDU 是指在不同网络层之间传输的数据单元。每个网络层将数据添加到 PDU 中,然后将其传递给下一层,直到数据到达目标。
PDU=首部+载荷+尾部
各层PDU名称
各层PDU名称如下:
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物理层:比特流(Bit Stream)
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数据链路层:帧(Frame)
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网络层:包(Packet)
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传输层:TCP的PDU: 报文段
UDP的PDU :用户数据报
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应用层: 报文
实体 协议 服务点和服务访问点
实体
实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
协议
协议是控制两个对等实体进行通信规则的集合
协议是水平的,即协议是控制对等实体之间的通信规则
服务
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议,还需要使用下层所提供的服务
服务是垂直的,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方,称为服务访问点SAP
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