计算机网络概念
- 结点(Node) -> 分散的, 自治的计算机系统
- 链路(Link) -> 通信设备与线路
- 软件 -> 实现资源共享和信息传递
- 实现 -> 集线器(物理层), 交换机(数据链路层), 路由器(网络层) 注 -> 家用路由器 = 路由器+交换机+其他功能
区别互联网(Internet), 互连网(internet), 计算机网络(CN) 互连网 -> 特指内网 互联网 -> 由ISP和国际机构组建的, 覆盖全球范围的互连网
计算机网络的组成
按照组成部分(将CN分为)
- 硬件 -> 主机,链路,交换设备
- 软件 -> 资源共享,便于使用
- 协议 -> CN核心, 硬件软件共同实现 -> 网络适配器+软件实现网络通信协议
按照工作方式(将Internet分为)
- 边缘部分 -> 用户 -> 通信+资源共享
- 大量网络及互连这些网络的路由器 -> 为边缘部分提供连通性和交换服务
按照功能组成(将CN分为)
- 通信子网
- 资源子网
计算机网络的功能
- 数据通信
- 资源共享
- 分布式处理
- 提高可靠性 -> 利用网络备份
- 负载均衡
电路交换, 报文交换与分组交换
电路交换
- 三个阶段
- 建立连接
- 传输数据
- 释放连接
- 优点 -> 通信时延小, 有序传输, 没有冲突(独占), 实时性强
- 缺点 -> 建立连接时间长, 线路利用率低(独占), 灵活性差(故障 -> 重新连接), 难以实现差错控制(中间结点不具备纠错功能)
适用于低频次, 连续且大量的数据传输; 可是, 计算机通信通常为突发式
报文交换
- 控制信息+用户数据 -> (封装成)报文
- 存储转发技术(相邻结点完整接收并检查报文并转发到下一跳)
- 优点 -> 无建立和释放连接的时延, 线路分配灵活, 线路利用率高, 支持差错控制
- 缺点 -> 存储转发时延高, 缓存开销大, 错误处理低效(比如长报文的重传)
分组交换(最适合CN的突发式数据通信)
- 不定长报文(Message) -> 定长分组(Package) = 首部(Header) + 数据
- 主要通过分组交换机(如路由器)
- 优点 -> 报文交换的优点+便于存储管理, 转发开销小, 传输效率高, 降低出错概率与重传代价
- 缺点 -> 存在存储转发时延(以及处理首部), 需要传输额外的信息量, 分组可能失序,丢失或重复
可以通过数据报与虚电路服务避免失序(“虚拟”电路交换), 但是现在因为终端变强了, 所以现在计算机不使用该技术
计算机网络的分类
按分布范围分
- 广域网(WAN) -> 交换技术
- 城域网(MAN,Metropolitan Area Network) -> 大一点的局域网
- 局域网(LAN,Local Area Network) -> 广播技术
- 个人区域网(PAN/WPAN) -> 比如智能家居网关
按传输技术分类
- 广播式网络 -> 所有计算机都会收到该分组, 但是通过检查分组目的地址决定是否接受该分组
- 点对点网络
按拓扑结构分类
- 总线形网络(集线器连接的设备) -> 总线, 数据广播式传输, 会有总线争用问题
- 环形网络(令牌环网) -> 总线, 数据广播式传输, 利用”令牌”解决总线争用, 持有令牌者可以使用总线, 令牌顺序传递
- 星形网络(以太网交换机) -> 由中央设备实现数据点对点传输, 不存在总线争用的问题
- 网状网络(广域网) -> 数据通过各中间结点逐一存储转发, 点到点传输
按照传输介质 -> 有线,无线 按照使用者 -> 公网(公用网),内网(专用网)
计算机网络的性能指标
- 速率(注意区分kb/s,Kb/s和kB/s)
- 带宽 -> 数字信道所能支持的最高数据传输速率, 由双方网卡性能,各段链路带宽以及交换设备速率中的最小值决定
- 吞吐量 -> 单位时间通过某个网络(或信道或接口)的实际数据量
- 时延 -> 总时延=发送时延(又叫传输时延, 分组长度/发送速率)+传播时延(信道长度/电磁波在某介质中的传播速率)+处理时延+排队时延
- 时延带宽积
- 往返时延(RTT,Round-Trip Time), 不包括发送时延, 包括往返传播时延和接收端的处理时延
- 信道利用率 -> =有数据通过的时间/(有数据通过的时间+无数据通过的时间)
总结
- ~
- 分组交换相比报文交换的主要改进是分组 -> 传输单位更小且有固定的最大长度 -> (直接结果)减少了传输时延, 差错控制的变强属于额外的结果
- 传输期间电路交换的时延最小
- 关于三种交换方式的最简计算 -> 电路交换 所需时间 = 电路连接 + 1份整体的传输时延 报文交换(m=整体的特殊情况)/分组交换 所需时间 = (整体/m+n)*(m/带宽) 其中m是package大小
- 如果要计算传播时延, 每根线(每两个设备之间)都有一个传播时延
- 时间越长表示越慢, 遇到要算的题就算一下