计算机网络体系结构

计算机网络概述

概念

• 所谓计算机网络就是一些互联的、自洽的计算机系统的集合
• 能够实现远程信息处理甚至资源共享的系统
• 以能够相互共享资源的方式互联起来的自洽的计算机系统的集合

计算机网络的分类

• 分布范围

  • 广域网
  • 城域网
  • 局域网
  • 个人区域网

• 传输技术

  • 广播式网络
  • 点对点网络

• 拓扑结构

  • 总线
  • 星形
  • 环形
  • 网状

• 按照使用者

  • 共用网
  • 专用网

• 按照交换技术

  • 电路交换技术

  • 报文交换技术

  • 分组交换网络

    • 数据包固定长度

      • 数据块
      • 目的地址
      • 源地址

    • 缓冲容易管理，时延更低

• 传输介质

  • 有线网络

  • 无线网络

    • 蓝牙
    • 微波
    • 无线电

计算机网络的功能

• 数据通信
• 资源共享
• 分布式处理
• 提高可靠性
• 负载均衡

计算机网络标准化工作

• 因特网草案
• 建议标准【RFC】
• 草案标准
• 因特网标准

计算机网络的性能指标

• 带宽

  • 网络的通信线路中最高传输速率【bit/s】

• 时延

  • 发送时延

    • 分组长度/信道宽度

  • 传播时延

    • 信道长度/电磁波信道上传播速率

  • 处理时延

  • 排队时延

• 时延带宽积

  • 传播时延*信道带宽

• 往返时延

• 吞吐量

• 速率

• 信道利用率

计算机网络的组成

• 从组成部件上说

  • 硬件

    • 主机

    • 通信链路

      • 双绞线
      • 光纤

    • 交换设备

      • 路由器
      • 交换机

    • 通信处理机

      • 网卡

  • 软件

    • 实现资源共享的软件
    • 方便用户使用过的各种软件

  • 协议

    • 协议是计算机网络的核心

• 从工作方式上说

  • 边缘部分

    • 所有连接到因特网，供用户使用的主机

  • 核心部分

    • 大量的网络
    • 连接网络的路由器

• 从功能组成上说

  • 通信子网

    • 各种传输介质
    • 通信设备
    • 相应的网络协议

  • 资源子网

    • 实现资源共享的设备
    • 实现资源共享的软件的集合

概念

我们把计算机网络的各层及其协议称为网络体系结构

计算机网络的分层

计算机网络的分层原则

• 每层都实现一种相对独立的功能大大降低系统的复杂度
• 各层之间的层次要清晰，易于理解，相互交流的要尽可能的少
• 各层功能的精确定义独立于具体的实现方法
• 保持下层对上层的独立性，上层单独使用下层提供的服务

相应逻辑概念

• 实体

  • 第n层活动元素通常称为第n层实体

• 对等实体

  • 不同机器上的同一层称为对等层，对等层上的实体称为对等实体

• 协议

  • 语法
  • 语义
  • 同步

• 接口

• 服务

每一层的特性

• 自己的传输数据单位

  • 名称、大小、含义各不相同

• 报文

  • 数据部分

    • SDU

  • 控制信息部分

    • PCI

• PDU

  • 对等层次之间传输的数据单位，称为该层的PDU

    • 物理层

      • 比特

    • 数据链路层

      • 数据帧

    • 网络层

      • 分组

    • 传输层

      • 报文段

层间传输的过程

• 发送过程

  • 第n+1层的PDU传递到第n层,作为第n层的SDU加上第n层的PCI形成第n层的PDU，交给第n-1层作为其SDU

• 收入过程

  • 第n层的PDU，拆掉相应的第n层的PCI，传递到第n-1层，作为第n-1层的PDU,第n-1层拆掉第n-1层的PCI，上传到第n-2层作为PDU发送到第n-2

OSI参考模型

• 物理层
• 数据链路层
• 网络层
• 传输层
• 会话层
• 表示层
• 应用层

TCP/IP模型

• 网络接口层
• 网际层
• 传输层
• 应用层

‘学习’模型

• 物理层
• 数据链路层
• 网络层
• 传输层
• 应用层

计算机网络提供的服务

连接

• 面向连接的服务
• 无连接服务

可靠

• 可靠服务
• 不可靠服务

应答

• 有应答服务
• 无应答服务