参考慕课课程 哈尔滨工业大学 计算机网络

一、计算机网络概述

1.1 计算机网络基本概述

1.1.1 什么是计算机网络

计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物，计算机网络就是一种通信网络
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1.1.2 什么是网络协议

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协议的三要素
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1.1.3 计算机网络结构

网络边缘

  • 主机host(端系统 end system)
  • 网络应用

接入网络，物理介质

  • 有线或者无线通信链路

网络核心

  • 互联的路由器(分组转发设备)

1.2 Internet结构

ISP(Internet Service Provider)网络服务提供商和一些公司(Google内容提供商)提供大型互联网络，多级ISP和区域ISP(家庭网，学校，企事业单位网络等)相连
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1.3 网络核心

1.3.1 电路交换

多路复用技术
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多路复用将网络资源划分为资源片，将资源片分配给各路呼叫(calls)，每路呼叫独占分配到的资源片进行通信

典型多路复用方法
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FDM应用：电视信号，不同信道占用不同的频率
WDM就是光的频分复用

1.3.2 报文交换

报文：源(应用)发送信息整体 eg: a file

1.3.3 分组交换

分组：报文拆分出来的一系列相对较小的数据包
一般会在数据包上加上头，数据+头=分组
分组交换需要报文的拆分和重组，会产生组装头部信息时间和空间的额外开销

对于传输一个文件来讲，在路由器数量很多的情况下，分组交换需要的时间远远小于报文交换
报文交换需要每次等待一个完整的文件转发到一个路由器，才能转发到下一个路由器
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分组交换vs电路交换
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分组交换适用于突发数据传输网络

  • 资源充分共享
  • 简单，无需呼叫建立

可能产生拥塞：分组延迟和丢失

  • 需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制

1.4 计算机网络的性能

速率(data rate/ bit rate)
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带宽(bandwidth)
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延迟/时延(delay/latency)
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节点处理延迟：

  • 差错检测
  • 确定输出链路
  • 通常<msec 毫秒级

排队延迟

  • 等待输出链路可用
  • 取决于路由器拥塞程度

传输延迟

  • L：分组长度
  • R：链路带宽

传播延迟

  • 物理链路长度
  • 信号传播速度

总延迟
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排队延迟
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时延带宽积
单位是bit 也就是链路中有多少bit
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分组丢失(丢包)
缓存满了存在丢包，不同网络对丢包处理方式不同
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吞吐量
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1.5计算机网络体系结构

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OSI参考模型
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OSI参考模型理论是成功的，市场是失败的

主机需要完成所有的7层功能，中间系统需要完成最底下3层功能(网络层，数据链路层，物理层)

各层功能：

物理层功能：
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数据链路层功能：
物理层负责传输bit，没法寻址，需要在数据链路层做
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还能实现流量控制、差错控制、访问控制功能

网络层功能：
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传输层功能：
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会话层：
功能单薄
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表示层：
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应用层：
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TCP/IP 参考模型
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把网络接口层打开，变为5层参考模型，综合OSI模型的优点
应用层->传输层->网络层->数据链路层->物理层

1.6 计算机网络发展历史

我们是如何走到这一步