计算机网络 1. 概述 2021-04-29 浏览量 792 暂无评论 [TOC] ## 课程主要内容 - 计算机网络和互联网 - 应用层 - 传输层 - 网络层：数据平面 - 网络层：控制平面 - 数据链路层和局域网 - 网络安全 - 无线和移动网络 - 多媒体网络 - 网络管理 每层的功能范围比服务广，因为功能需要通过层间接口向上层提供服务（我有很多东西，但是给你的暂时只能这么多），本层的功能需要通过层间接口调用下层的服务来实现。 可靠性（不丢失，不失序，不重复）要求高的，跑在TCP（面向连接，三次握手，四次挥手）上； > 连接建立，连接确认，发请求，对象回来 可靠性要求不高，但实时性要求高，跑在UDP上，实时多媒体，网络直播，事务性的应用 传输层：进程->进程，粒度更细 网络层：提供端到端的服务，源主机->目标主机，IP数据报（不可靠） > 传统方式：路由器+IP：路由算法计算路由表给IP协议用，路由协议提供路由信息 > 缺点：死板，固定 > 软件定义网络（SDN）：数据平面+控制平面（SDN交换机），流表，网络可编程，灵活性高 数据链路层：提供点到点（P2P）服务（相邻点），帧，网卡 物理层：数字信号--物理信号 ## 1.1 什么是Internet 网络 计算机网络构成角度： - 节点：主机节点host（源、目标），数据交换节点（路由器R：网络层，交换机S：数据链路层，中继器） - 边：接入网链路Access（与主机连的），主干链路Backbone（数据交换节点间的） - 协议：对等层的实体进行通信所遵守的规则，包括格式（语法，语义）、次序、动作 计算机网络服务角度： - 分布式的应用进程 - 基础设施（提供服务[面向连接TCP，无连接UDP]，应用层以下） 互联网：以TCP/IP为主，接入公共网络的 Internet标准： - RFC - IETF ## 1.2 网络边缘 ### 1.2.1 网络结构 - 网络边缘 - 主机 - 应用程序 - 网络核心 - 互联的路由 - 网络的网络 - 接入网和物理媒体 - 将边缘接入核心 ### 1.2.2 工作模式 **客户端/服务器模式（C/S）** 可扩展性差 **对等模式（peer-peer）** 分布式通信，互相提供资源，迅雷，电驴 ### 1.2.3 面向连接服务 **目标：** 在端系统之间传输数据 **握手：** 在数据传输之前做好准备 **TCP服务：** 多愁善感，总是考虑别人。 - 可靠地、按顺序地传送数据 - 流量控制：发送方不会淹没接收方 - 拥塞控制：网络拥塞时，发送方降低发送速率 HTTP(Web), FTP, Telnet, SMTP ### 1.2.3 面向无连接服务 **UDP服务** 直爽，快，不可靠，容易伤害人 流媒体、远程会议、DNS、Internet电话 ## 1.3 网络核心 ### 1.3.1 电路交换 线路独享（传统电话） 将线路与线路之间的带宽分成片，方法： - 频分（FDM） - 时分（TDM），划分时间片，一个周期分成几份 - 波分（WDM），光通信 连接建立时间长，浪费多，不适合计算机之间的通信（具有突发性，嗖一下就结束通信了）  ### 1.3.2 分组交换 将数据分组，每次传输packet时使用主机间的所有带宽，存储--转发实现线路共享（比如要从A传到C，先从A到B，这段时间B与C之间可以进行其他通信）。 延迟比电路交换高（存储时间+排队时间），以时间换共享（按需使用），支持的主机通信数量更多（突发性强的情况） 统计多路复用（特殊的时分）  **数据报网络** - 在通信之前，无需建立起一个连接，有数据就传输 - 每个分组都独立路由（路径不一样，可能会失序，目标地址一样，但是路由表变，通俗点讲，就是条条大路通罗马） - 路由器根据分组的目标地址进行路由 **虚电路（VC）网络** 有连接，虚电路靠信令建立起来，存储，转发，<font color='red'>没太懂</font> <u>注意：有连接和面向连接不一样，面向连接只体现在源主机到目标主机的通信实体上，中间的路由器不维护它们的通信状态</u> ## 1.4 接入网和物理媒体 ### 1.4.1 住宅接入 **modem:** 当年长城将宽带通到每户，成本太大，死掉了，想法很好；一种节约成本的方式就是利用已有的资源，比如固话网路，电话线传播的是音频信号（最高4kHz），利用调制解调器（猫）将网络信号附着在音频信号上（调频、调幅、调相位，规定什么代表0，什么代表1），但缺点是带宽很窄（56kb/s），不能同时上网和打电话。 ADSL：后来对其改进，提高频率，4KHz一下用于语音通信，4kHz以上按非对称方式划分为上行1M（小）和下行10M（大） **接入网：线缆网络** 有线电视，同轴电缆，共享带宽 <font color='red'>其实还可以利用电网，加一个power-modem</font> ### 1.4.2 企业接入（Enternet） 路由器->交换机->交换机级联 ### 1.4.3 物理媒体 可见的：导引型，传的远 不可见的：非导引型，传的近 双绞线，同轴电缆（两根同心的铜导线），光缆 单模光纤：光只能垂直进入，加工难度大 多模光纤：光进入时可以有一定的角度，导体直径大，加工难度下 许多光纤加上钢芯和保护层才叫做光缆 ## 1.5 Internet结构和ISP 互联网由一堆ISP（Internet Service Providers）连接组成。 怎么连接呢？总不能全连接吧，不可扩展 将每个接入ISP都连接到全局ISP，客户ISPs和提供者ISPs有经济合约 不同投资者建了不同的全局ISP，那既有竞争，又要合作，把不同的全局ISP对等连接 业务细分（全球接入和区域接入）：终端 -> access ISP -> regional ISP -> global ISP ICP部署数据中心网络来提升用户体验（各数据中心机房用专线连接，减少访问延迟），减少运营成本（长途费？） 可以接到很多ISP，养鱼 ## 1.6 分组延时、丢失和吞吐量 为什么会发生延时和丢失？ > 因为分组需要排在路由器的分组队列中，排到头才能走，如果队列已经满了，分组就会被丢弃掉，发生丢失；分组到达链路的速率超过链路输出的能力，就会排队，导致延时+（传输延时） 四种分组延时 > 检查节点延时+排队延时+传输延时（分组长度/链路带宽）+传播时间（链路长度/媒体速率） 排队延时 > 流量强度 = La/R，其中R为链路带宽，L为分组长度，a为分组到达队列的平均速率 > 接近0时，平均排队延时很小，<font color='red'>接近1时，延时变得很大，为什么呢</font> tracert命令测试延时，基于ICMP报文实现，利用TTL（生存时间）减为0时路由器发回通知报文计算。 ## 1.7 协议层次和服务模型 某层提供的服务包括所有下层提供的服务，并且新增了对等层间的新的服务。 本层协议实现需要借助下层提供的服务，目的是为上层提供服务。 服务访问点（SAP）用来识别传输目标，TCP向哪个应用（上层用户）传输什么数据。 数据单元（DU）：上层SDU通过层间接口传到下层，加上下层的控制信息ICU，得到PDU（一对一，一对多，多对一） **PDU在各层的名称：** 应用层：应用报文（message） 传输层：报文段（segment），TCP段，UDP数据报，进程到进程（借助Socket） 网络层：分组（packet），如果是无连接的，则叫IP数据报（datagram），端到端 链路层：帧（frame），将物理层的位包装成帧，相邻两点 分层也有坏处：效率低   赞赏 微信支付 支付宝支付
