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计算机网络 - 概述

网络的网络

网络把主机连接起来,而互连网(internet)是把多种不同的网络连接起来,因此互连网是网络的网络。而互联网(Internet)是全球范围的互连网。

ISP

互联网服务提供商 ISP 可以从互联网管理机构获得许多 IP 地址,同时拥有通信线路以及路由器等联网设备,个人或机构向 ISP 缴纳一定的费用就可以接入互联网。 目前的互联网是一种多层次 ISP 结构,ISP 根据覆盖面积的大小分为第一层 ISP、区域 ISP 和接入 ISP。互联网交换点 IXP 允许两个 ISP 直接相连而不用经过第三个 ISP。

主机之间的通信方式

  • 客户-服务器(C/S):客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
  • 对等(P2P):不区分客户和服务器。

电路交换与分组交换

  1. 电路交换

    电路交换用于电话通信系统,两个用户要通信之前需要建立一条专用的物理链路,并且在整个通信过程中始终占用该链路。

  2. 分组交换

    每个分组都有首部和尾部,包含了源地址和目的地址等控制信息,在同一个传输线路上同时传输多个分组互相不会影响,因此在同一条传输线路上允许同时传输多个分组,也就是说分组交换不需要占用传输线路。

时延

总时延 = 排队时延 + 处理时延 + 传输时延 + 传播时延

  1. 排队时延 分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间,取决于网络当前的通信量
  2. 处理时延 主机或路由器收到分组时进行处理所需要的时间
  3. 传输时延 主机或路由器传输数据帧所需要的时间
  4. 传播时延 电磁波在信道中传播所需要花费的时间,电磁波传播的速度接近光速

计算机网络体系结构

  1. 五层协议

    • 应用层 :为特定应用程序提供数据传输服务,例如 HTTP、DNS 等协议。数据单位为报文。
    • 传输层 :为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多,定义通用的传输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议:传输控制协议 TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据单位为报文段;用户数据报协议 UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务,数据单位为用户数据报。TCP 主要提供完整性服务,UDP 主要提供及时性服务。
    • 网络层 :为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。
    • 数据链路层 :网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。
    • 物理层 :考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使数据链路层感觉不到这些差异。
  2. OSI

    其中表示层和会话层用途如下:

    • 表示层 :数据压缩、加密以及数据描述,这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。
    • 会话层 :建立及管理会话。

    五层协议没有表示层和会话层,而是将这些功能留给应用程序开发者处理。

  3. TCP/IP

    它只有四层,相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。 TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念,应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。

  4. 数据在各层之间的传递过程

    在向下的过程中,需要添加下层协议所需要的首部或者尾部,而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。 路由器只有下面三层协议,因为路由器位于网络核心中,不需要为进程或者应用程序提供服务,因此也就不需要传输层和应用层。

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