计算机网络最重要的两功能
- 连通性
- 交换信息
- 共享
- 信息共享
- 硬件共享
- 软件共享
网络:由若干结点和连接结点的链路组成。
网络将许多计算机连接在一起,而因特网则把许多网络连接在一起。
ISP:Internet Service Provider,互联网服务提供者,因特网服务提供商。
因特网的组成
- 边缘部分
- 由所有连接在因特网上的主机组成。用户直接使用
- 核心部分
- 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务
计算机通信:主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信
网络边缘的终端系统中运行的程序之间的通信方式可分为:
- 客户服务器方式(C/S方式):client-server
- 客户是服务请求方,服务器是服务提供方。
- 服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务
- 对等方式(P2P方式):Peer-to-Peer方式
客户程序和服务器程序的一些特点:
客户服务器方式
客户程序:
- 被用户调用后运行,通信时请求服务,客户程序必须知道服务器程序的地址
- 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统
服务器程序:
- 专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个任务
- 启动后一直不断运行,被动等待并接受通信请求。服务器程序不需要知道客户程序地址。
- 需要强大的硬件和高级操作系统的支持
对等连接方式
两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求还是服务提供方。
只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件),就可以进行平等的通信。
P2P文件共享。
交换方式的比较
- 电路交换:整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中传送。
- 报文交换:整个报文先到达相邻节点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。
- 分组交换:单个分组(只是整个报文的一部分)传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。
计算机网络在我国的发展
1994年4月20日我国用64kb/s专线正式连入因特网。
计算机网络的类别
不同种类的网络
不同作用范围
- 广域网(WAN,Wide Area Network),因特网的核心部分。
- 城域网(MAN,Metropolitan Area Network),以太网技术
- 局域网(LAN,Local Area Network),高速通信
- 个人局域网(PAN,Personal Area Network),在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络
不同使用者
- 公用网
- 专用网
计算机网络的性能
性能指标
- 速率:[比特(bit,binary digit,二进制数字)],使用比特流衡量,b/s(比特每秒)或者bit/s,也写成bps,即bit per second。数据较高时,使用kb/s,Mb/s,Gb/s或者Tb/s等。
- 带宽:
- 本来指某个信号具有的频带宽度
- 计算机网络中,带宽用来指网络的通信线路所能传送数据的能力。这种意义上的带宽单位是“比特每秒”,这种单位的前面也常常加上千(k),兆(M),吉(G)这样的倍数。
- 吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量
- 实际用于对现实网络的一种测量。
- 时延:数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。也称为延迟或者迟延
- 发送时延,主机等发送数据所需要的时间,从发送第一个比特到最后一个比特发送完毕需要的时间。发送时延=数据帧长度(b)/信道带宽(b/s)
- 传播时延,电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
- 处理时延
- ……
- 时延带宽积:传播时延和带宽相乘得到。
- 表示这样的链路可容纳多少个比特
- 链路的时延带宽积称为:以比特为单位的链路长度
- 往返时间RTT
- 利用率
网络协议三要素
- 语法
- 语义
- 同步
五层协议的结构
自上而下分别为:
- 应用层:体系结构中的最高层。该层直接为用户的应用进程提供服务。因特网中支持应用层协议的有很多。
- 万维网应用的HTTP协议
- 支持电子邮件的SMTP协议
- 支持文件传送的FTP协议等
- 运输层:负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。运输层使用以下两种协议
- 传输控制协议(TCP,Transmission Control Protocol)——面向连接的,数据传输的单位是报文段,能够提供可靠的交付。
- 用户数据报协议(UDP)——无连接的,数据传输的单位是用户数据报,只提供“尽最大努力交付”
- 网络层(Network layer):负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
- 将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传输。
- 另一个任务是:选择合适的路由,使源主机运输层所传下来的分组,能够通过网络中的路由器找到目的主机。
- 因特网最主要的网络层协议是无连接的网际协议IP(Internet Protocol)和许多种路由选择协议,因特网的网络层也叫做网际层或IP层
- 数据链路层
- 该层:在两个相邻的结点之间传送数据时,数据链路层将网络层交下来的IP数据报组成成帧,在两个相邻节点的链路上“透明地”传送帧中的数据。帧中包含 数据和必要的控制信息(同步信息、地址信息、差错信息等)
- 物理层
- 传输的基本单位是比特。
- 任务是:透明地传送比特流
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捋一捋复杂的关系
实体:可以表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议:控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
首先,协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议,下面的协议对上面的实体是透明的。
服务与协议的关系
协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则
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。
只有那些被高一层实体“看得见”的功能才能称之为“服务”
TCP/IP协议
该协议的应用层和网络接口层都有多种协议,而中间的IP层很小,上层的各种协议都向下汇聚到一个IP协议中。
这种TCP/IP协议族表明:TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务,同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的互联网上运行。