计算机网络第一章：计算机网络概述

本是古典何须时尚 2023-07-02 03:19 29阅读 0赞

### 目录 ###

*  1 计算机网络的分类
 *   *  1.1 计算机网络的不同定义
     *  1.2 不同作用范围的网络
     *  1.3 从网络的使用者进行分类
 *  2 计算机网络的性能
 *   *  2.1 计算机网络的性能指标
     *   *  2.1.1 速率
         *  2.1.2 带宽
         *  2.1.3 吞吐量
         *  2.1.4 时延(delay 或 latency)
         *   *  2.1.4.1 传输时延
             *  2.1.4.2 传播时延
             *  2.1.4.3 处理时延
             *  2.1.4.4 排队时延
             *  2.1.4.5 总时延
             *  2.1.4.6 时延发生的地方
         *  2.1.5 时延带宽积
         *  2.1.6 利用率
         *   *  2.1.6.1 时延与网络利用率的关系
 *  3 OSI参考模型（七层）
 *  4 计算机网络教材中的五层体系结构

# 1 计算机网络的分类 #

## 1.1 计算机网络的不同定义 ##

*  最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合
 *  因特网(Internet)是“网络的网络”

## 1.2 不同作用范围的网络 ##

*  广域网 WAN (Wide Area Network)
 *  局域网 LAN (Local Area Network)
 *  城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
 *  个人区域网 PAN (Personal Area Network)

## 1.3 从网络的使用者进行分类 ##

*  公用网 (public network)
 *  专用网 (private network)

# 2 计算机网络的性能 #

## 2.1 计算机网络的性能指标 ##

### 2.1.1 速率 ###

*  比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位
 *  Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0
 *  速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等
 *  速率往往是指额定速率或标称速率

### 2.1.2 带宽 ###

*  “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）
 *  现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)
 *  常用的几个带宽单位：千比每秒，即 kb/s （103 b/s）、兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）、吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）、太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）
 *  在计算机界，K = 210 = 1024，M = 220, G = 230, T = 240
 *  数字信号流随时间的变化，在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄，如下图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5emRldg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### 2.1.3 吞吐量 ###

*  吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
 *  吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络
 *  吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

### 2.1.4 时延(delay 或 latency) ###

#### 2.1.4.1 传输时延 ####

*  传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间
 *  也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间
 *   传 输 时 延 = 数 据 块 长 度 （ 比 特 ） 信 道 带 宽 （ 比 特 / 秒 ） 传输时延=\\frac\{数据块长度（比特）\}\{信道带宽（比特/秒）\} 传输时延=信道带宽（比特/秒）数据块长度（比特）

#### 2.1.4.2 传播时延 ####

*  传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
 *  信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念
 *   传 播 时 延 = 信 道 长 度 （ 米 ） 信 号 在 信 道 上 的 传 播 速 率 （ 米 / 秒 ） 传播时延=\\frac\{信道长度（米）\}\{信号在信道上的传播速率（米/秒）\} 传播时延=信号在信道上的传播速率（米/秒）信道长度（米）

#### 2.1.4.3 处理时延 ####

*  交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间

#### 2.1.4.4 排队时延 ####

*  结点缓存队列中分组排队所经历的时延
 *  排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量

#### 2.1.4.5 总时延 ####

*  数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和
 *   总 时 延 = 发 送 时 延 + 传 播 时 延 + 处 理 时 延 + 处 理 时 延 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延 总时延=发送时延\+传播时延\+处理时延\+处理时延

#### 2.1.4.6 时延发生的地方 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5emRldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 2.1.5 时延带宽积 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5emRldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 2.1.6 利用率 ###

*  信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零
 *  网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值
 *  信道利用率并非越高越好

#### 2.1.6.1 时延与网络利用率的关系 ####

*  根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加
 *  若令  D 0 D\_0 D0 表示网络空闲时的时延， D D D 表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示  D D D 和  D 0 D\_0 D0之间的关系
 *   D = D 0 1 − U D=\\frac\{D\_0\}\{1-U\} D=1−UD0，其中 U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5emRldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

# 3 OSI参考模型（七层） #

*  应用层：所有能产生网络流量的程序
 *  表示层：在传输之前是否进行加密 或 压缩 处理，二进制或ASCII码表示
 *  会话层：查木马，看需求端和网站之间的连接
 *  传输层：可靠传输，流量控制，不可靠传输(一个数据包即可，不需要建立会话，例如向DNS查询网站IP地址)
 *  网络层：负责选择最佳路径，规划IP地址(ipv4和ipv6变化只会影响网络层)
 *  数据链路层：帧的开始和结束，还有透明传输，差错校验(纠错由传输层解决)
 *  物理层：定义网络设备接口标准，电气标准(电压)，如何在物理链路上传输的更快

# 4 计算机网络教材中的五层体系结构 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5emRldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

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