计算机网络的概念
计算机网络是 互连的、自治的 计算机系统的集合。
互连：互联互通 自治：无主从关系
计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机网络的功能
1、数据通信 2、资源共享（硬件、软件、数据） 3、分布式处理 4、提高可靠性（容错性） 5、负载均衡
计算机网络的组成
1、组成部分：硬件、软件、协议
2、工作方式：
边缘部分（用户直接使用）----- C/S方式、P2P方式 ----- 用户直接使用的主机组成
核心部分（为边缘部分服务）----- 大量网络和连接这些网络的路由器组成
3、功能组成
通信子网：实现数据通信
资源子网：实现资源共享
| 资源子网 （实现资源共享功能的设备和软件的集合） | 应用层 | |
| 表示层 | ||
| 会话层 | ||
| 传输层 | ||
| 通信子网 （各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成） | 网络层 | 路由器 |
| 数据链路层 | 交换机、网桥 | |
| 物理层 | 集线器、中继器 |
计算机网络的分类
1、按分布范围分：广域网WAN（交换技术）、城域网MAN、局域网LAN（广播技术）、个人区域网PAN
2、按使用者分：
公用网（指电信公司出资建造的大型网络，按规定缴纳费用即可用）
专用网（指某个部门为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络）
3、按交换技术分：电路交换、报文交换、分组交换
4、按拓扑结构分：总线型、星型、环型、网状型（常用于广域网）
5、按传输技术分：
广播式网络：共享公共通信信道
点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制
标准化工作
法定标准：由权威机构指定的正式的、合法的标准 OSI
事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准 TCP/IP
RFC（Request For Comments） —— 因特网标准的形式
性能指标
速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率。
也称数据率或数据传输率或比特率.
单位是b/s（bit/s、bps），kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s
速率 存储容量 1Byte = 8bit
千 1kb/s = 10^3 b/s 1KB = 2^10B = 1024B = 1024 * 8b
兆 1Mb/s = 10^3 kb/s = 10^6 b/s 1MB = 2^10KB = 1024KB
吉 1Gb/s = 10^3 Mb/s = 10^6 kb/s = 10^9 b/s 1GB = 2^10MB = 1024MB
太 1Tb/s = 10^3Gb/s = 10^6 Mb/s = 10^9 kb/s = 10^12 b/s 1TB = 2^10GB = 1024GB
带宽：在计算机网络中，表示数字信道所能传送的"最高数据传输速率"，单位是比特每秒。
原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。
吞吐量：单位时间内，通过某个网络（或信道、接口）的数据量。实际的数据传输率
吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。
时延：指数据（报文/分组/比特流）从网络（链路）的一端传送到另一端所需要的时间。单位是s。
1、发送时延（传输时延）：结点将分组的所有比特传输到链路上所需的时间。
从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。
计算公式为 ：发送时延 = 分组长度/信道带宽
2、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
即一个比特从链路的一段传播到另一端所需的时间。
计算公式为：传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速率
3、处理时延：数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。
例如，分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等
4、排队时延：分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。路由器确定转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发，产生排队时延。
时延带宽积：指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特
又称以比特位单位的链路长度，即时延带宽积 = 传播时延 x 信道带宽
往返时延（Round-Trip Time，RTT）：指发送端发送数据开始，到发送端收到来自接受端的确认，总共经历的时延。
RTT包括 2*传播时延 + 末端处理时延
信道利用率：指出某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的。
信道利用率 = 有数据通过的时间/（有+无）数据通过实践
分层结构
计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构。
分层的基本原则
1、各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
2、每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
3、结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
4、保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
5、整个分层结构应该能促进标准化工作。
1、实体：第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
2、协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定。【水平】
3、接口（服务访问点 SAP）：上层使用下层服务的入口。
4、服务：下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】
在计算机网络体系结构的各个层次中，每个报文都分为两部分：
一是数据部分，即SDU；二是控制信息部分，即PCI，它们共同组成PDU。
-
服务数据单元（SDU）：为完成用户所要求的功能而应传送的数据。第n层 ----- n-SDU。
-
协议控制信息（PCI）：控制协议操作的信息。第n层 ----- n-PCI。
-
协议数据单元（PDU）：对等层次之间传送的数据单位称为该层的PDU。第n层 ----- n-PDU。
第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含下层服务提供的功能。
仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
OSI参考模型
开放系统互连参考模型，目的是支持异构网络系统的互联互通。
上面四层是端到端，下面三层是点到点。
- 应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序，是用户与网络的界面。
- 典型的应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）
- 表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）。
- 数据格式变换、数据加密解密、数据压缩和恢复
- 会话层：向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据，这是会话，也是建立同步（SYN）。
- 建立、管理、终止会话
- 使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。
- 传输层：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
- 可靠传输、不可靠传输
- 差错控制
- 流量控制
- 复用分用
- 网络层：把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。
- 路由选择
- 流量控制
- 差错控制
- 拥塞控制
- 数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧。
- 成帧
- 差错控制（帧错/位错）
- 流量控制
- 访问控制 ----- 控制对信道的访问
- 物理层：在物理媒体上实现比特流的透明传输。
- 透明传输：不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
- 定义接口特性
- 定义传输模式 ----- 单工、半双工、双工
- 定义传输速率
- 比特同步、比特编码
TCP/IP参考模型
TCP/IP VS OSI
1、OSI定义三点：服务、接口、协议
2、OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
3、TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
五层参考模型
应用层：支持各种网络应用 ----- FTP、SMTP、HTTP
传输层：进程-进程的数据传输 ----- TCP、UDP
网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发 ----- IP、ICMP、OSPF
数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧 ----- Ethernet、PPP
物理层：比特传输