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一、计算机网络在信息时代中的作用
计算机网络的两个重要功能#xff1a; 1 #xff0e;连通性 指互联网上的用户之间是相互连通的。 2 #xff0e;共享#xff08;资源共享#xff09; 资源共享可以是信息共享、软件共享#xff0c;也可以是硬件共享。此…第 1 章 概述
一、计算机网络在信息时代中的作用
计算机网络的两个重要功能 1 连通性 指互联网上的用户之间是相互连通的。 2 共享资源共享 资源共享可以是信息共享、软件共享也可以是硬件共享。此外计算机网络还有分 布式处理、提高可靠性、负载均衡等重要功能。
二、互联网概述
1 网络的网络 1计算机网络的组成 计算机网络简称网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。 2相关概念 ①互联网网络的网络网络和网络通过路由器互连起来而构成的更大范围的网络 ②因特网Internet世界上最大的互连网络 ③万维网WWW环球信息网是互联网所能提供的服务其中之一是靠着互联 网运行的一项服务 ④主机与网络相连的计算机。
2 因特网发展的三个阶段 1从单个网络 ARPANET 向互联网发展 2建成三级结构主干网、地区网、校园或企业网的互联网 3逐渐形成多层次 ISP互联网服务提供商结构的互联网。
3 因特网的标准化工作 所有的因特网标准都是以 RFC 的形式在互联网上发表。制订互联网的正式标准要经过 以下三个阶段 1互联网草案——有效期 6 个月还不算是 RFC 文档 2建议标准——从这个阶段开始成为 RFC 文档 3互联网标准——达到正式标准并分配编号。
三、互联网的组成
1 互联网的组成 如图 1-1 所示将互联网分为如下两个部分 1边缘部分用户直接用来进行通信和资源共享的部分主机 2核心部分为边缘部分提供服务的大量网络和连接这些网络的路由器。
图 1-1 因特网的边缘部分与核心部分
2 端系统之间的通信方式 主机又称端系统而计算机之间的通信是指“主机 A 中的某进程和主机 B 中的某进程 进行通信” 主要有以下两种方式 1客户/服务器C/S方式 如图 1-2 所示客户Client和服务器Server是通信中所涉及的两个应用进程 客户如A是服务请求方根据服务器程序地址发起请求服务器如B是服务 提供方处理客户发来的请求。
图 1-2 客户服务器工作方式 2对等连接P2P方式 如图 1-3 所示通信双方是平等的不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方进行的是对等通信。
图 1-3 对等连接工作方式
3 三种数据交换方式 如图 1-4 所示交换是按照某种方式动态分配传输线路的资源数据交换主要分为三 种交换方式 1电路交换 电路交换是建立连接占用通信资源→通话一直占用通信资源→释放连接归 还通信资源的过程像一个管道一样使得整个报文的比特流连续地从源点到终点。 2报文交换 采用存储转发技术将整个报文先传送到相邻结点存储下来后再查找转发表转发 到下一个结点的交换方式是分组交换的前身。 3分组交换 采用存储转发技术将一个报文划分成几个分组后再进行传输即对单个分组即可进 行存储与转发。
图 1-4 三种交换的比较P1P4 表示 4 个分组
四、计算机网络在我国的发展略
五、计算机网络的类别
1 计算机网络的定义 简单来讲计算机网络是一些相互连接的、以共享资源为目的的、 自治的计算机的集 合。 2 计算机网络的分类 1按网络的作用范围可分为 ①广域网WAN ②城域网MAN ③局域网LAN ④个人区域网 PAN。 2按网络的使用者可分为 ①公用网 ②专用网。 3按拓扑结构可分为 ①星形网络 ②总线形网络 ③环形网络 ④网状形网络。 4用来把用户接入到互联网的网络可分为 ①本地接入网 ②居民接入网。
六、计算机网络的性能
1 计算机网络的性能指标 1速率又称数据率或比特率 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单位是 bit/s比特每秒。 2带宽 计算机网络中带宽表示单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率” 显然 单位和速率单位相同。 3吞吐量 表示单位时间内通过某个网络或信道、接口的实际数据量。 4时延 数据一个报文或分组甚至比特从网络或链路的一端传送到另一端所需的时 间。主要有以下几种 ①发送时延传输时延主机或路由器发送数据帧所需要的时间从发送数据帧的 第一个比特算起到该帧的最后一个比特发送完毕的时间发送时延数据帧长度 bit/发送速率bit/s。 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传播时延信道长度 m /电磁波在信道上的传播速率m/s。 ③处理时延主机或路由器在收到分组时用于处理所花费的时间例如差错检验或查 找路由表等。 ④排队时延分组在进入路由器输入队列中排队等待的时间往往取决于网络当时的 通信量。 综上可知总时延发送时延传播时延处理时延排队时延。 5时延带宽积 时延带宽积传播时延×带宽。 6往返时间 RTT 往返时间RTT 表示从发送方发送数据开始到发送方收到来自接收方的确认接收方 收到数据后便立即发送确认总共经历的时间。 7利用率 ①信道利用率信道被有效利用有数据通过的百分比 ②网络利用率全网络的信道利用率的加权平均值。 【注意】信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。
2 计算机网络的非性能特征 1费用 2质量 3标准化 4可靠性 5可扩展性和可升级性 6易于管理和维护
七、计算机网络体系结构
1 实体、协议、服务、服务访问点 如图 1-5 表示计算机网络中相邻两层之间的关系。
图 1-5 相邻两层之间的关系 1实体 任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。 2网络协议简称协议 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合它的三个要素为 ①语法数据与控制信息的结构或格式 ②语义需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种响应 ③同步事件实现顺序的详细说明。 3服务 在协议的控制下两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务本层协议 的实现需要下一层提供的服务。 4服务访问点 同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方即服务访问点 SAP。 【注意】协议与服务的区别 ①协议的实现保证了能够向上一层提供服务下面的协议对上面的服务用户是透明的 ②协议是“水平的” 即协议是控制两个对等实体进行通信的规则服务是“垂直的” 即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换 一些命令这些命令在 OSI 中称为服务原语。 2ISO/OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型 计算机网络的各层及协议的集合就是网络的体系结构通常包括两种常见模型 1ISO 提出的开放系统互联参考模型 OSI/RM简称 OSI 参考模型 2TCP/IP 参考模型。 【注意】OSI 与 TCP/IP 参考模型的对比重点 相似之处 ①二者均采用分层的体系结构且分层的功能也大体相似 ②二者均基于独立的协议栈的概念 ③二者均能实现异构网络的互联。 不同之处 ①OSI 精确定义了服务、协议、接口的概念而 TCP/IP 在这三个概念上没有明确区分 ②OSI 未偏向某种特定的协议通用性良好而 TCP/IP 则是对已有协议的描述 ③OSI 在网络层支持无连接和面向连接的服务而 TCP/IP 却认为可靠性是端到端的问 题选择在传输层支持无连接和面向连接的服务。
3 具有五层协议的体系结构 如图 1-6 所示为计算机网络的体系结构图本书后面章节将按照五层协议的体系结构进行讲解。
图 1-6 计算机网络体系结构图 1应用层 应用层是体系结构中的最高层直接为用户的应用进程提供服务。 2运输层 负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。主要两种协议 ①传输控制协议 TCP一种面向连接的、可靠的数据传输服务其数据传输的单位是 报文段 ②用户数据报协议 UDP一种无连接的、尽最大努力传输的服务其数据传输的单位 是用户数据报。 3网络层 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。 4数据链路层 将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧Frame进行传输还能进行差错控制、流量 控制和传输管理。 5物理层 在物理媒体上为数据端设备透明地传送比特流传输数据的单位是比特。 如图 1-7 所示说明了应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化。
图 1-7 数据在各层之间的传递过程 【注意】需要记住 OSI 参考模型另外两层的作用 ①会话层负责管理主机间的会话进程包括建立、管理及终止进程的会话
②表示层处理两个通信系统间交换信息的方式此外还具有数据压缩、加密和解密 等功能。 4TCP/IP 的体系结构 事实上TCP/IP 的层次结构已经成为应用广泛的国际标准它分为应用层、运输层、 网际层和网络接口层共四层如图 1-8 所示为该结构的应用举例需要注意的是用路由器转发分组时使用的最高层为网际层并没有应用到上面两层。
图 1-8 TCP/IP 四层协议的应用举例
