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计算机网络:计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,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:
组成部分:硬件(主机,线路,通信设备)、软件、协议
工作方式:
功能组成:
按分布范围分:
按使用者分:
按交换技术分:
电路交换
电路交换的步骤:
(1)、建立连接(分配通信资源)
(2)、通话(一直占用通信资源)
(3)、释放连接(归还通信资源)
在建立后不论通信资源有没有使用,都不会进行中断,除非用户中断。
报文交换
分组交换
按拓扑结构分:
按传输技术分:
电路交换:
优点:
缺点:
报文交换:
优点:
缺点:
分组交换:
优点:
缺点:
速率(数据率或数据传输率或比特率):单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s,表示连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位的速率
带宽:用来表示网络的通信线路传达数据的能力
通常指的是单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率"(网络设备所支持的最高速率)
单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s
吞吐量(车流量):单位时间内通过某个网络(接口或信道)的数据量
单位:b/s,kb/s,Mb/s
吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制
速率VS带宽VS吞吐量
时延:指数据(报文/分组/比特流)从网络或链路的一端传送到另一端所需要的时间,也叫延迟或迟延,单位是s
分类:
时延带宽积:
往返时间RTT:
从发送方发送数据开始到发送方接收到接收方的确认(接收方收到数据立即发送确认)总共经历的时延
RTT越大,在收到确认前,可以发送的数据就越多
RTT包括:往返传播时延=传播时延*2+末端处理时间
利用率:
信道利用率:用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。
网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均。
应用层:所有能和用户交互产生网络流量的程序
典型应用层服务:
表示层:(用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式(语义和语法))
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的传输数据,这是会话,也是建立同步(SYN)
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
主要协议:TCP,UDP协议
网络层:主要任务是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
网络层传输的是数据报
主要协议:IP,IPX,ICMP,IGMP,ARP,RARP,OSPF
数据链路层:主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧
数据链路层/的传输单位是帧
功能:
主要协议:SDLC,HDLC,PPP,STP
物理层:在物理媒体上实现比特流的透明传输
传输单位是比特
功能:
主要协议:RJ45,802.3
应用层:按照http请求的协议,构建报文。然后交付给运输层处理。
运输层:给http请求加上一个头部,使其成为一个TOP报文段。其头部的作用是识别进程和实现可靠传输(TCP的特点)。而后交给网络层处理。
网络层:给TCP报文段加上一个IP头部,使其成为IP数据报。其首部作用是为了使该数据段可以在互联网上传输。而后将其交付给数据链路层处理。
数据链路层:给IP数据报添加一个首部和一个尾部,使其成为帧(按帧传输)。
其首部的作用是使其能够在一段链路或者网络上传输,以及被目的交换机接收并处理。
其尾部的作用是为了让目的主机检查是否有误码。
最后将其交给物理层。
物理层:将帧看作是比特流(01编码),由于是在以太网传输,因而给其加上前导码,便于传输。并且将其变成相应的信号发送到传输媒体。
此时,发送端处理结束。
物理层要解决的基本问题:如何在各种传输媒体上传输比特0和1的问题,进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务。
定义标准:
三种通信方式:
单工通信:只有一个方向的通信而没有反方向的交互,仅需一条信道
半双工通信:通信双方都可以发送或接受信息,但任何一方都不可以同时发送和接受,需两条信道
全双工通信:可以同时发送和接受,需两条信道
两种数据传输方式:
串行传输:速度慢,费用低,适合远距离
并行传输:速度快,费用高,适合近距离(用于计算机内部数据传输)
码元:构成信号的一段波形。
产生失真的因素主要有:
因为以上情况,防止信道数据过大导致码间串扰,因此做出了信号极限容量的预测。
其中最著名的就是奈氏准则。
奈氏准则:在假定的理想条件下,为了避免码间串扰,码元传输速率时有上限的。
香农定理:在带宽受限且有噪声的信道中,为了不产生误差,信息的数据传输速率有上限。
传输媒体并不是物理层
双绞线:
他由两根采用一定规则并排绞合的,相互绝缘的铜线组成。绞合可以减少对相邻导线的干扰
距离太远时,对于模拟信号,要用放大器放大衰减的信号,对于数字信号,要用中继器将失真的信号整形
同轴电缆:
由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成
分为基带同轴电联和宽带同轴电缆
同轴电缆VS双绞线:
抗干扰,传输距离同轴电缆更优,价格也更贵
光纤:
光纤的工作原理:
中继器:对信号进行再生和还原(再生数字信号)
中继器两端:两端的网络部分是网段,而不是子网,使用与完全相同的两类网络的互连,且两个网段速率要相同
中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上,它仅作用于信号的电气部分,并不管是否有错误
两端可连相同媒体,也可连不同媒体
两端同一协议
集线器:(多口中继器) 再生,放大信号
集线器的功能:对信号进行再生放大转发,对衰减的信息进行放大,接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口上,以增加信号传输的距离,延长网络的长度,不具备信号的定向传播能力,是一个共享设备
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