计算机网络之因特网概述

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-12-08 04:18 271阅读 0赞

# 计算机网络概述 #

### 文章目录 ###

*  计算机网络概述
 *   *  一、计算机网络向用户提供的最重要的功能
     *  二、因特网概述
     *  三、因特网的组成
     *  四、几种不同类别的网络
     *  五、计算机网络的性能指标
     *  六、计算机网络的体系结构

## 一、计算机网络向用户提供的最重要的功能 ##

1.  连通性：上网用户之间都可以交换信息
2.  共享：信息共享、软件共享(如远程桌面)、硬件共享(如两台计算机通过网络使用同一台打印机)

## 二、因特网概述 ##

1.  网络由若干结点和连接结点的链路组成
2.  互联网是网络的网络
3.  因特网是全球最大的互联网，连接在因特网上的计算机都称为主机  
    注意：网络把许多计算机连接在一起，互联网把许多网络连接在一起，如图：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]
4.  因特网发展的三个阶段：

(1) 第一阶段是从单个网络向互联网发展的阶段

(2) 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网  
三级计算机网络分为主干网、地区网、校园网(或企业网)

(3) 第三阶段的特点是形成了多层次ISP结构的因特网  
ISP指的是因特网服务提供者，如联通、电信、移动等，如图：  
![在这里插入图片描述][20200917151631677.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 三、因特网的组成 ##

1.  边缘部分：由所有连接在因特网上的主机(端系统)组成，这部分是用户直接使用，用于进行通信 和资源共享
2.  核心部分：由网络和连接这些网络的路由器组成，这部分为边缘部分提供连通性和交换的服务  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]
3.  两种边缘部分的主机间通信方式：  
    主机间运行的程序之间的通信方式可划分为两大类

(1) 客户服务器方式(C/S方式)：

*  客户和服务器指的是两个应用进程
 *  客户是服务请求方，服务器是服务的提供方，如图：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]
 *  客户软件的特点：  
    ① 当多个计算机都从服务器下载资源，网络会卡顿  
    ② 客户程序必须知道服务器程序的地址
 *  服务器软件的特点：  
    系统启动后一直不断的运行着，被动的等待并接受来自客户的通信请求，即服务器程 序不需要知道客户程序的地址

(2) 对等方式(P2P方式)：

*  指的是两个主机在通信时并不区分哪一个是客户哪一个是服务器
 *  两个主机只要运行了对等连接软件，就可以进行平等的对等连接通信
 *  双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享资源
 *  对等连接方式特点：  
    本质上仍然是客户服务器方式，只是每一个主机既是客户又是服务器，如图：  
    ![在这里插入图片描述][20200917151710314.png_pic_center]  
    D从服务器下载，C可从D或服务器下载， F可从C或D或服务器下载，故下载人数 越多，下载源越多，下载越快

1.  因特网的核心部分  
    (1) 向边缘部分的主机提供连通性，使边缘部分的任何一个主机都能够与其他主机通信  
    (2) 核心部分起重要作用的是路由器  
    (3) 路由器是实现分组交换的关键结构，其任务是转发收到的分组  
    ![在这里插入图片描述][20200917151718202.png_pic_center]  
    (4) 电路交换

*  电路交换的三个过程：建立连接、通信、释放连接
 *  电路交换举例：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]
 *  由以上得知电路交换的线路利用率很低

(5) 分组交换

*  特点

(1) 在发送端，把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段  
![在这里插入图片描述][20200917151748533.png_pic_center]

(2) 每一个数据段前面添加首部构成分组  
![在这里插入图片描述][2020091715182069.png_pic_center]

(3) 以分组为传输单元，依次把分组发送到接收端

(4) 分组首部的重要性：

1.  首部含有地址等控制信息
2.  结点交换机根据分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机
3.  以这种存储转发方式，最终分组可到达目的地

(5) 接收端收到分组后剖去首部还原成报文  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

(6) 路由器

*  在路由器的输入和输出端口之间没有直接连线
 *  路由器处理分组的过程是：  
    ① 把收到的分组先放入缓存(临时存储)  
    ② 查找转发表，找出某个目的地址应从哪个端口转发  
    ③ 把分组送到适当的端口转发出去
 *  主机和路由器的作用不同：  
    ① 主机向网络发送分组，从网络接收分组  
    ② 路由器对分组进行存储转发

(7) 分组交换的特点

*  分组交换不需要提前确定线路，会在每个路由器找到最佳路径，避免了占线问题
 *  分组在各结点存储转发时需要排队，这会造成一定的时延
 *  分组必须携带首部，造成了一定的开销

(8) 报文交换方式

*  不会将数据分段
 *  报文一般比分组长的多
 *  报文交换的时延较长

(9) 三种交换方式的对比

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

## 四、几种不同类别的网络 ##

![在这里插入图片描述][20200917151853862.png_pic_center]

## 五、计算机网络的性能指标 ##

1.  速率  
    速率即数据率或比特率，是计算机网络中最重要的一个性能指标，速率的单位是b/s，kb/s等
2.  带宽  
    带宽是数字信道所能传送的最高数据率，单位是b/s (bit/s)
3.  吞吐量  
    吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量
4.  时延

*  传输时延(发送时延)：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间，也就是从 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所需要的时间  
    ![在这里插入图片描述][20200917151922377.png_pic_center]
 *  传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离而花费的时间  
    注意：传播速率和传输速率是两个完全不同的概念  
    ![在这里插入图片描述][20200917151928364.png_pic_center]
 *  处理时延：在结点中为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间
 *  排队时延：节点中分组排队所经历的时延
 *  总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
 *  四种时延所产生的地方：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]
 *  对于高速链路，提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率

1.  时延带宽积  
    表示链路中充满数据量时的情况
2.  利用率

*  信道利用率是某信道有百分之几是被利用的(有数据通过的)，完全空闲的信道利用率是零
 *  网络利用率是全网络信道利用率的加权平均值
 *  信道利用率并不是越高越好，当信道的利用率增大时，该信道的时延也迅速增加  
    类比路上的车，车越多，利用率越高，但堵车，速度慢；车少，利用率低，但速度快  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]

1.  往返时间  
    从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方确认收到数据的回应

## 六、计算机网络的体系结构 ##

1.  两种国际标准

*  法律上的国际标准OSI并没有得到市场的认可
 *  事实上的国际标准是TCP/IP

1.  对计算机网络分层的好处

*  各层之间是独立的，互不影响
 *  能促进标准化工作
 *  上层单向使用下层提供的服务

1.  具有五层协议的体系结构  
    ![在这里插入图片描述][20200917151953125.png_pic_center]
2.  主机1向主机2发送数据  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]
3.  主机2接收从主机1发来的数据

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]

1.  实体、协议、服务和服务访问点
    
     *  实体表示任何可发送或接收消息的硬件或软件进程
     *  协议是两个对等实体间进行通信的规则的集合
     *  本层能够向上层提供服务，要实现本层的协议，需要使用下层提供的服务
     *  协议是水平的，服务是垂直的
     *  两层实体进行交互的地方称为服务访问点SAP  
        ![在这里插入图片描述][20200917152018307.png_pic_center]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/18325d555abd4866a0a76f01c2683f8a.png
[20200917151631677.png_pic_center]: /images/20221123/712692ed81bd44918904b747c83c4b3c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/1cc3d9143896416084ec4423e46b9fa4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/e9ba9559e5454cc3b4d5df744677ab33.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/e10a566acaf949c5b69bc0227cb3fda0.png
[20200917151710314.png_pic_center]: /images/20221123/e910f9757ae042178c6d586eef37e159.png
[20200917151718202.png_pic_center]: /images/20221123/a94200771ac74ad7a842f77a1b881e65.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/6946fc33c22b45009293546d5e8fa30d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/0f37603980a14d91b3e72c2e0b477410.png
[20200917151748533.png_pic_center]: /images/20221123/768eaeac026d4376a421e8920ef077fa.png
[2020091715182069.png_pic_center]: /images/20221123/6bfb9355dd064039b9235f485819e67e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]: /images/20221123/4dbec9d2303542d48184196befafcbc2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]: /images/20221123/7909ea1d3fae4594957729ff2ce000c0.png
[20200917151853862.png_pic_center]: /images/20221123/087e4fb26d8746cbbe92af6a2984c786.png
[20200917151922377.png_pic_center]: /images/20221123/2af65828d6374cee9f45d5c831d42386.png
[20200917151928364.png_pic_center]: /images/20221123/94f16f94c7f34af6806a4f5b6e4ce85f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]: /images/20221123/d0ecd91226e1469fbde940fbee89b0c8.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 9]: /images/20221123/fee3dfdb2cc547f0a672183b7e647999.png
[20200917151953125.png_pic_center]: /images/20221123/238aa9b5ef844428ba0e69fd9636f57c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 10]: /images/20221123/177dbe8d08e741ce93fa34f26b051503.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80OTM0MzE5MA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 11]: /images/20221123/408b3e68bb2640bebdce3f64a58e2098.png
[20200917152018307.png_pic_center]: /images/20221123/a0bbe41d8c9a43f5864edab8a9965954.png