第一章 计算机网络概述

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1.1 计算机网络基本概念

计算机网络就是互连(互联互通)的、自治(无主从关系)的计算机集合。
Internet:全球最大的互联网络,网络之网络
网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
协议的三要素:语法、语义、时序
计算机网络分类(略)

1.2 计算机网络结构

网络边缘、接入网络、网络核心
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网络边缘:C/S(客户端/服务器)应用模型、P2P(对等)模型
接入网络:数字用户线路(DSL)独享、电缆网络 共享、光纤到户(FTTH)、无线接入网络
网络核心:路由(确定分组从源到目的传输路径)、转发(将分组从路由器的输入端口交换至正确的输出端口)

1.3 数据交换

电路交换

例如:电话网络
建立连接(呼叫/电路建立)、通信、释放连接(拆除电路)
独占资源
电路交换网络通过多路复用共享中继线

报文交换

源(应用)发送信息整体

分组交换

分组:报文分拆出来的一系列相对较小的数据包
分组交换需要报文的拆分与重组,会产生额外开销
报文交换与分组交换均采用存储-转发交换方式
分组传输延迟(时延)=L(分组长度,b)/R(传输速率,b/s)

各链路带宽相等

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分组交换允许更多用户同时使用网络,适用于突发数据传输网络,可能产生拥塞(分组延迟和丢失)

各链路带宽不等

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课堂练习

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1.4 计算机网络性能指标

注意单位描述及换算

速率

数据率/数据传输速率/比特率
往往是指额定速率或标称速率
b/s kb/s Mb/s Gb/s
k=10^3 M=10^6 G=10^9

带宽

数字信道所能传送的“最高数据率”
b/s kb/s Mb/s Gb/s

延迟/时延

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结点处理延迟

排队延迟

取决于路由器拥塞程度
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传输延迟

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传播延迟

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时延带宽积

以比特为单位的链路长度
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往返时间RTT

从发送方发送完数据,到发送方开始接到确认分组数据所经历的时间 具体情况具体分析
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利用率

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值
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吞吐量/率

表示在发送端与接收端之间传送数据速率(b/s)
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即时/平均
瓶颈链路:端到端路径上,限制端到端最大吞吐量的链路。

课堂练习

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1.5 计算机网络体系结构

计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合,分层结构,每层遵循某个/些网络协议完成本层功能
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OSI参考模型

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概念
作用对象
目的
代表机制
流量控制(Flow Control)
端到端(发送方 vs 接收方)
防止接收方被压垮
TCP 接收窗口 rwnd
拥塞控制(Congestion Control)
网络整体(路由器、链路)
防止网络过载、丢包
TCP:慢开始、拥塞避免等
层次
差错检验
流量控制
拥塞控制
应用层
✔ 部分协议有(如 DNS、HTTP 校验、TLS 校验)
✔ 部分协议有(如 HTTP/2 的流控)
❌ 无
传输层(TCP)
✔ 强校验和
✔ 接收窗口 rwnd
✔ 慢开始、拥塞避免、快重传等
传输层(UDP)
✔ 可选校验和(IPv6 中必须)
❌ 无
❌ 无
网络层(IPv4/IPv6)
IPv4:✔ 头部校验;IPv6:❌
❌ 无
✔(ICMP源抑制)
数据链路层
✔ CRC/FCS(以太网)
✔ 有
❌ 无
物理层
❌ 无
❌ 无
❌ 无

5层参考模型

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课堂练习

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1.6 计算机网络发展简史(略)

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