1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 概念

一般認(rèn)為，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)資源共享的信息傳遞的系統(tǒng)，簡(jiǎn)而言之，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是一些互聯(lián)的，自治的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合

1.2 組成

（1）從組成部分：由硬件，軟件，協(xié)議三大部分組成，缺一不可

硬件：主機(jī)，通信鏈路，交換設(shè)備，通信處理機(jī)等

軟件：實(shí)現(xiàn)資源共享的軟件和用戶使用的工具軟件，多屬于應(yīng)用層

協(xié)議：核心，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)所遵循的規(guī)范

（2）工作方式：邊緣部分和核心部分

邊緣：主機(jī)

核心：大量網(wǎng)絡(luò)和連接網(wǎng)絡(luò)的路由器

（3）功能組成：通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)

通信子網(wǎng)：傳輸介質(zhì)，通信設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

資源子網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)資源共享功能的設(shè)備及其軟件的集合

1.3 功能

數(shù)據(jù)通信

資源共享：軟件，數(shù)據(jù)，硬件的共享

分布式管理

提高可靠性

負(fù)載均衡

1.4 分類

按分布范圍

（1）廣域網(wǎng)WAN：長(zhǎng)距離通信，幾十km到幾千km，是因特網(wǎng)的核心，一般使用交換技術(shù)

（2）城域網(wǎng)MAN：5-50km，大多采用以太網(wǎng)技術(shù)

（3）局域網(wǎng)LAN：幾十米到幾千米，一般使用廣播技術(shù)

（4）個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN：也稱為無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)WPAN，約10m

按傳輸技術(shù)

（1）廣播式網(wǎng)絡(luò)：所有計(jì)算機(jī)共享一個(gè)公共通信信道

（2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)：每條物理線路連接一對(duì)計(jì)算機(jī)

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

主要指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）總線型網(wǎng)絡(luò)：建立容易，效率低，對(duì)故障敏感

（2）星形網(wǎng)絡(luò)：便于集中管理控制，成本高，中央設(shè)備對(duì)故障敏感

（3）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)

（4）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：多用在廣域網(wǎng)，可靠性高，但是控制復(fù)雜，成本高

按使用者

（1）公用網(wǎng)：電信公司建造的大型網(wǎng)絡(luò)

（2）專用網(wǎng)：某個(gè)部門為滿足本單位特殊業(yè)務(wù)的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)

按交換技術(shù)

指各主機(jī)設(shè)備之間交換信息采用的數(shù)據(jù)格式和交換裝置的方式

（1）電路交換網(wǎng)絡(luò)：源節(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)之間建立一條專用的通路用于傳送數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)直接傳送，時(shí)延??；線路利用率低，不便于差錯(cuò)控制

（2）報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)（存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)）

優(yōu)點(diǎn)：充分利用線路容量，實(shí)現(xiàn)格式轉(zhuǎn)換，差錯(cuò)控制等

缺點(diǎn)：資源開銷大，增加了緩沖時(shí)延，需要額外機(jī)制控制報(bào)文順序，緩沖區(qū)難以管理

（3）分組交換網(wǎng)絡(luò)（包交換網(wǎng)絡(luò)）

數(shù)據(jù)分成較短的固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊，以存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳輸

優(yōu)點(diǎn)：緩沖易于管理，平均時(shí)延小，網(wǎng)絡(luò)占用的平均緩沖區(qū)更少，易于標(biāo)準(zhǔn)化，適合應(yīng)用

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)基本是分組交換網(wǎng)絡(luò)

按傳輸介質(zhì)

有線

無線

1.5 性能指標(biāo)

（1）帶寬

表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，單位比特/秒（b/s）

（2）時(shí)延

指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組）從網(wǎng)絡(luò)的一端到另一端所需的總時(shí)間，由發(fā)送時(shí)延，傳播時(shí)延，處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延組成

發(fā)送時(shí)延：=發(fā)送長(zhǎng)度/信道寬度

傳播時(shí)延：=信道長(zhǎng)度/電磁波在信道上的傳播速率

處理時(shí)延：數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行的一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間，例如分析分組的首部，從分組中提取數(shù)據(jù)部分，進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)或者找適當(dāng)?shù)穆酚傻?/p>

排隊(duì)時(shí)延：路由器確定轉(zhuǎn)發(fā)端口后，還要在輸出隊(duì)列中排隊(duì)等候轉(zhuǎn)發(fā)，就產(chǎn)生了排隊(duì)時(shí)延

做題時(shí)排隊(duì)時(shí)延和處理時(shí)延一般可以忽略不計(jì)

（3）時(shí)延帶寬積

指發(fā)送端發(fā)送的第一個(gè)比特即將到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，發(fā)送端已經(jīng)發(fā)出了多少個(gè)比特，因此又稱以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度，即時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延*信道寬度

也表示管道可以容納的比特?cái)?shù)量

（4）往返時(shí)延

指從發(fā)送端發(fā)出一個(gè)短分組，到發(fā)送端收到來自接收端的確認(rèn)（接收端收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn)），總共經(jīng)歷的時(shí)延

（5）吞吐量

指單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道，接口）的數(shù)據(jù)量，受網(wǎng)絡(luò)帶寬或網(wǎng)絡(luò)額定速率的限制

（6）速率

網(wǎng)絡(luò)中的速率指連接到計(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)的速率，也稱數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)率或比特率

單位b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s（k=10³，M=10⁶，G=10⁹）

（7）信道利用率

指出某一信道有百分之多少的時(shí)間是有數(shù)據(jù)通過的，即信道利用率=有數(shù)據(jù)通過的時(shí)間/(有+無)數(shù)據(jù)通過的時(shí)間

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與參考模型

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

把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

實(shí)體指任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程，通常是一個(gè)特定的軟件模塊

不同機(jī)器上的同一層稱為對(duì)等層，同一層的實(shí)體稱為對(duì)等實(shí)體

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次中，每個(gè)報(bào)文分為兩部分：數(shù)據(jù)部分SDU；控制信息部分PCI；他們共同組成PDU

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

協(xié)議控制信息PCI：控制協(xié)議操作的信息

協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU：對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的PDU；物理層的PDU稱為比特，數(shù)據(jù)鏈路層的PDU稱為幀，網(wǎng)絡(luò)層的PDU稱為分組，傳輸層的PDU稱為報(bào)文段

n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU

2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，接口，服務(wù)的概念

協(xié)議

就是規(guī)則的集合。為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(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，它是控制兩個(gè)或多個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合，是水平的

組成：

語法：規(guī)定了傳輸數(shù)據(jù)的格式

語義：規(guī)定了所要完成的功能

同步：規(guī)定了執(zhí)行各種操作的條件，時(shí)序關(guān)系等

接口

是同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰兩層間交換信息的連接點(diǎn)，是一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的規(guī)定

典型的接口上同一結(jié)點(diǎn)相鄰兩層的實(shí)體通過服務(wù)訪問點(diǎn)SAP進(jìn)行交互，SAP是一個(gè)抽象的概念，實(shí)際上是一個(gè)邏輯接口

服務(wù)

指下層為緊鄰的上層提供的功能調(diào)用，是垂直的

上層使用下層所提供的服務(wù)時(shí)必須與下層交換一些命令，這些命令在OSI參考模型中稱為服務(wù)原語，OSI將原語分為：

（1）請(qǐng)求：用戶發(fā)往服務(wù)提供者，請(qǐng)求完成某項(xiàng)工作

（2）指示：由服務(wù)提供者發(fā)往用戶，指示用戶做某件事

（3）響應(yīng)：用戶發(fā)往服務(wù)提供者，作為對(duì)指示的響應(yīng)

（4）證實(shí)：服務(wù)提供者發(fā)往用戶，作為對(duì)請(qǐng)求的證實(shí)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)按三種方式分類：

（1）面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)

面向連接：連接建立，數(shù)據(jù)傳輸，連接釋放；如TCP

無連接：直接發(fā)送數(shù)據(jù)，是不可靠的服務(wù)；如IP,UDP

（2）可靠服務(wù)和不可靠服務(wù)

可靠：網(wǎng)絡(luò)具有糾錯(cuò)，檢錯(cuò)，應(yīng)答機(jī)制，保證數(shù)據(jù)正確，可靠地傳送到目的地

不可靠：盡量正確，可靠的傳送，不能保證數(shù)據(jù)正確，可靠的傳送到目的地；可由應(yīng)用或用戶來糾正

（3）有應(yīng)答服務(wù)和無應(yīng)答服務(wù)

有應(yīng)答：接收方收到數(shù)據(jù)后向發(fā)送發(fā)給出相應(yīng)的應(yīng)答，由傳輸系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)實(shí)現(xiàn)

無應(yīng)答：接收方收到數(shù)據(jù)后不自動(dòng)給出應(yīng)答，如需應(yīng)答，由高層實(shí)現(xiàn)

一層內(nèi)完成的功能并非都稱為服務(wù)，只有能夠被高一層實(shí)體看得見的功能才能稱為服務(wù)

2.3 ISO/OSI參考模型和TCP/IP模型

OSI參考模型

稱為開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM

（1）物理層

傳輸單位是比特，主要定義數(shù)據(jù)中斷設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理與邏輯連接方法

研究：通信鏈路與通信結(jié)點(diǎn)的連接需要一些電路接口，接口的參數(shù)如機(jī)械形狀，尺寸，交換電路的數(shù)量和排列等；規(guī)定了通信鏈路上傳輸?shù)?mark>信號(hào)的意義和電氣特征

（2）數(shù)據(jù)鏈路層

單位是幀。把網(wǎng)絡(luò)層傳來的IP數(shù)據(jù)報(bào)組成幀，點(diǎn)到點(diǎn)的通信（即硬件地址或IP地址之間）

功能：成幀，差錯(cuò)控制，流量控制，傳輸管理等

（3）網(wǎng)絡(luò)層

單位是數(shù)據(jù)報(bào)，關(guān)心通信子網(wǎng)的運(yùn)行控制

功能：對(duì)分組進(jìn)行路由選擇，流量控制，擁塞控制，差錯(cuò)控制和網(wǎng)際互連等

（4）傳輸層

單位是報(bào)文段TCP或用戶數(shù)據(jù)報(bào)UDP，負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程之間的通信（進(jìn)程之間才是端到端）

功能：為端到端提供可靠的傳輸服務(wù)，端到端流量控制，差錯(cuò)控制，服務(wù)質(zhì)量，數(shù)據(jù)傳輸管理等服務(wù)

（5）會(huì)話層

允許不同主機(jī)上各個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行會(huì)話；向表示層提供增值服務(wù)，傳輸數(shù)據(jù)，也稱建立同步

（6）表示層

處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式

采用抽象的標(biāo)準(zhǔn)方法定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)的編碼方式，數(shù)據(jù)壓縮，加密，解密也是表示層可提供的數(shù)據(jù)表示變換功能

（7）應(yīng)用層

是用戶與網(wǎng)絡(luò)的界面

TCP/IP模型

TCP/IP模型和OSI參考模型的比較

相似：都采取分層的體系結(jié)構(gòu)；都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念；都可以解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連，實(shí)現(xiàn)世界上不同廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)之間的通信

差別：（1）OSI精確定義了服務(wù)，協(xié)議和接口的概念，與現(xiàn)代面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想非常吻合；TCP/IP卻沒有明確區(qū)分，不符合軟件工程的思想

（2）OSI在協(xié)議發(fā)明之前沒有偏向任何特定的模型，通用性好，但設(shè)計(jì)者反而不知道把功能放在哪兒；TCP/IP則先出現(xiàn)特定的協(xié)議，所有模型都是對(duì)已有協(xié)議的描述

（3）TCP/IP設(shè)計(jì)之處就考慮到了多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連問題，并將網(wǎng)際協(xié)議IP作為一個(gè)單獨(dú)的重要層次；OSI則沒有

（4）OSI在網(wǎng)絡(luò)層支持無連接和面向鏈接的通信，傳輸層僅面向連接的通信；TCP/IP認(rèn)為可靠性是端到端的問題，在網(wǎng)絡(luò)層只有一種無連接的通信模式，傳輸層支持無連接和面向連接

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-554365.html

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