计算机网络知识汇总(自顶而下)——1、计算机网络和互联网

Love The Way You Lie 2023-10-13 14:48 40阅读 0赞

## 计算机网络和互联网 ##

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### 1.什么是Internet ###

#### Internet：互联网；由tcp/ip协议进行传输支撑 ####

#### internet：因特网 ####

网络由节点和边构成

节点：

*  主机节点：
 *  数据交互节点：由层次不同分为中续器，交互机（链路层），路由器（网络层）

边：通信链路

*  接入网链路：主机连接到互联网的链路
 *  骨干链路：路由器之间的链路

协议：根据层次进行区分

*  应用层：不同用于之间有不同的报文解析协议，如HTTP、FTP
 *  传输层：主要分为两种：TCP和UDP协议
 *  网络层：主要以IP协议为主
 *  链路层和物流层：若干

#### Internet构成 ####

*  一堆的网络通过网络互联设备进行互联

网络交互设备：网络交互机（链路层），路由器（网络层）

#### 什么是协议？ ####

IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。虚拟互联网络的产生：实际的计算机网络错综复杂；物理设备通过使用IP协议，屏蔽了物理网络之间的差异；当网络中主机使用IP协议连接时，无需关注网络细节，于是形成了虚拟网络。  
![在这里插入图片描述][16760ad8a0594a539bc9ba91874fb95a.png]  
IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。

*  PDU:协议数据单元

从服务的角度  
![在这里插入图片描述][a990cc66344e4cc099e1f599c018c1cf.png]

*  互联网：是分布式的应用以及为分布式应用进程提供服务的基础设施
 *  提供的服务主要分为：面向连接（TCP）和无连接（UDP）的服务

### 2、网络结构 ###

*  由网络边缘、网络核心、接入点组成，从而使得不同的主机设备可以交换报文，进行互联，

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MQ1b9GI5-1688978303201)(https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/6ebfc947-ea77-478f-ac7c-9cc682e3ab50/Untitled.png)\]

#### 2.1 、网络边缘: ####

*  连接互联网的主机
 *  主机上的应用程序（客户端和服务器）

1.  应用进程和应用进程之间交互主要是采用的模式：
    
    1.  客户端/服务器模式
        
        1.  如web服务
    2.  对等模式（P2P模式）
        
        1.  如迅雷，等文件分发系统
2.  采用基础设施向应用进程提供通信服务：
    
    1.  TCP服务：
        
        1.  可靠的，不乱序，不丢失；且流量控制、拥塞控制的特点
        2.  如：HTTP、FTP、SMTP
    2.  UDP服务：
        
        1.  无连接、不可靠、没有流量控制和拥塞控制
        2.  如流媒体、远程电话、DNS

### 2.2、网络核心： ###

*  网络的网络（互联的链路节点）
 *  互联着的路由器

1.  数据怎么通过网络进行传输?
    
    1.  **电(线)路交互**：独享资源
        
        1.  不同享（每个呼叫一旦建立起来就能够保证性能）
        2.  如果呼叫没有数据发送，被分配的资源就会被浪费
        3.  通常被传统电话网络采用
        4.  以线路、或者时间为单位进行存储转发
        5.  主要分为FDM和TDM
        
        \[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-duIXm8KX-1688978303203)(https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/ecd467ec-df87-494e-8116-adb7a9b3319e/Untitled.png)\]
    2.  **分组交互**：以分组为单位存储-转发
        
        1.  把全部分组全部存储下来，在转发到下一个链路，然后在存储，再转发
        2.  网络带宽资源不再分为一个个片，传输时使用全部带宽
        3.  主机之间传输的数据被分为一个个分组
        4.  优点：**可以起到资源共享，按需使用的好吃处**
        5.  缺点：在转发之前，节点必须收到整个分组；延迟比线路交换要大，排队时间
2.  网络核心的关键功能
    
    1.  路由：通过路由表计算，决定分组采用的源到目标的路径
    2.  转发：将分组从路由器的输入链路转移到输出链路
3.  分组交互网络分为两种服务
    
    1.  数据报网络：
        
        1.  数据报是无需建立一个连接的，有数据就传输
        2.  每个分组都独立路由（路径不一样，可能会失序）
        3.  路由器根据分组的目标地址进行路由
    2.  虚电路网络：
        
        1.  建立连接需要在每个节点创建一个虚电路表，每个分组会使用短的虚电路号

### 2.3、接入网、物理媒介 ###

*  通过有线或者无线通信链路

1.  怎样将端系统和边缘路由器连接？
    
    1.  住宅接入网络（modem）：光纤到户——有线电视
    2.  单位接入网络
    3.  无线接入网络：无线LANs、广域无线接入
2.  物理媒介：
    
    1.  导体介质：同轴光纤、光纤
    2.  无形介质：无线链路

### 3、分组延时、丢失和吞吐量 ###

#### 3.1、分组延时 ####

1.  节点处理延时
    
    1.  检查路由表耗费的时间
2.  排队延时
    
    1.  随机的，取决于流量强度=分组长度\*分组到达队列的平均速率/带宽
3.  传输延时
    
    1.  传输的数据越大，延时越高
4.  传播延时
    
    1.  一个节点传播到另外一个节点产生的延时（距离越长，延时越高）

#### 3.2、丢失 ####

1.  丢失时，会发生三种情况
    
    1.  上一个链路节点重传
    2.  源主机从传
    3.  不重新传

##### 吞吐量 #####

吞吐量的大小取决于最小链路的带宽

### 4、协议层次和服务模型 ###

#### 4.1、协议层次：协议的实现需要下层向上层提供服务来实现 ####

*  协议的实现通过下层的接口实现，
    
    每一层的实现一个或一组服务

\*\*服务：**在一个实体的内部，下次向上层提供，或者上层向下层提供服务**；底层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力

服务用户：具体应用

服务访问点：端口（套接字）

服务提供者：如TCP协议

**服务的类型：**

面向连接的服务：TCP

两个对等层实体在通信的建立时不需要先建立连接

无连接的服务：UDP

两个对等层实体在通信的建立时不需要先建立连接

#### 4.2、SDU和PDU的关系 ####

*  SDU：服务数据单元；又叫业务数据单元，是指定层的用户服务的数据集，传送到接收方的时候同一协议层时数据没有发生变化，即业务部分，然后发给下层之后，下层将其封装在PDU中发送出去。服务数据单元是从高层协议来的信息单元传送到低层协议。第N层服务数据单元SDU，和上一层的协议数据单元（PDU）是一一对应的。根据协议数据单元的数据的不同，送到接收端的指定层。
 *  PDU：协议数据单元；计算机网络各层对等实体间交换的单位信息；例如TCP层的PDU就是segment（分节）、应用层间交换的PDU则是application data（应用数据）

PDU(N) = SDU(N-1)

SDU(N) = PDU(N-1)

简单理解就是：

本层的PDU为下层的SDU；也为上的PDU加本层的头部信息组成为本层的PDU

本层的SDU为上层的PDU；

#### 4.3、Internet协议栈(数据单元) ####

*  应用层：网络应用
    
     *  为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务（报文-message）
     *  FTP、SWTP、HTTP、DNS
 *  表示层（ISO参考模型）
 *  会话层（ISO参考模型）
 *  传输层：主机之间的数据传输（报文段-segment）
    
     *  在物理层提供的端到端通信基础上，细分为进程到进程，**将不可靠的通信变为可靠通信**
     *  TCP、UDP
 *  网络层：为数据报从源到目的的选择路由（分组-packet）（无连接方式：数据报-datagram）
    
     *  完成源主机到目标主机之间的通信，端到端通信，不可靠
     *  IP，路由协议
 *  链路层：相邻网络节点之间的数据传输（帧-frame）
    
     *  2个相邻2点的通信，点到点通信，不可靠或可靠
     *  点对协议PPP,802.11(WIFI),Ethernet
 *  物理层：在线路上传送bit（bit）

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