计算机网络(自顶向下)知识点总结

计算机网络(自顶向下)

知识点总结

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

1．端系统和网络核心、协议

处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)

网络核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

注：分组交换主要有两类，一类叫做路由器，一类叫作链路层交换机。两者的作用类似，都是转发分组，不同点在于转发分组所依据的信息不同。路由器根据分组中的IP地址转发分组，链路层交换机根据分组中的目的MAC地址转发分组。

用于网络核心的交换技术主要有两种：电路交换(circuit switching)，分组交换(packet switching)

协议(protocol)是通信双方共同遵守的规则，主要用于指定分组格式以及接收到每个分组后执行的动作。

2．两种基本的服务

（1）面向连接的服务

保证从发送端发送到接收端的数据最终将按顺序、完整地到达接收端

面向连接服务的过程包括连接建立、数据传输和连接释放3个阶段。在数据交换之前，必须先建立连接；数据交换结束后，必须终止这个连接。传送数据时是按序传送的。

有握手信号，由tcp提供，提供可靠的流量控制和拥塞控制

（2）无连接服务

对于传输不提供任何保证

在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。

无连接服务的特点是无握手信号，由udp提供，不提供可靠的流量控制和拥塞控制，因而是一种不可靠的服务，称为“尽最大努力交付”。面向连接服务并不等同于可靠的服务，面向连接服务时可靠服务的一个必要条件，但不充分，还要加上一些措施才能实现可靠服务。

目前Internet只提供一种服务模型，”尽力而为”，无服务质量功能

3．复用技术

概念：是指能在同一传输媒质中同时传输多路信号的技术，目的提高通信线路的利用率。

频分复用（FDM）的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

时分复用（TDM）则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。利用不同的时隙传送不同的信号。

统计时分复用（STDM)在时分复用的基础上根据实际情况“按需分配”。

4．交换技术

“交换”(switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

1、电路交换：在通信进行过程中，网络为数据传输在传输路径上预留资源，这些资源只能被这次通信双方所使用；

2、分组交换：数据被分成一个一个的分组，每个分组均携带目的地址，网络并不为packet传输在沿途packet switches上预留资源，packet switches为每个packet独立确定转发方向.

与电路交换不同，链路、交换机/路由器等资源被多个用户所共享，交换机在转发一个分组时的速度为其输出链路的full速度。

注：分组交换一般采用存储转发技术，分组在分组交换机中会经历一个排队(queuing)延迟。排队延迟与交换机的忙闲有关，大小可变。如果分组到达时缓存已满，则交换机会丢掉一个分组。分组交换网络有两大类1、Datagram（数据报)网络2、Virtual Circuit虚电路网络

3、报文交换

将形成的报文发送给结点交换机，结点交换机把收到的报文存储并送输入队列等待处理。结点交换机再依次对输入队列中报文做适当处理，然后根据报文头中的目的地址选择适当的输出链路。若链路空闲，便将报文发送下一个结点交换机；若输出链路正忙，则将报文送该链路的输出队列等待发送。这样，通过多次转发直至报文到达指定目标。

5．通讯介质及特点

导向传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤

非导向传输媒体：无线电通讯

1.双绞线（Twisted-Pair Copper Wire）抗电磁干扰，模拟传输和数字传输都可以用

2.同轴电缆（Coaxial Cable）广泛用于闭路电视中，容易安装、造价较低、网络抗干扰能力强、网络维护和扩展比较困难、电缆系统的断点较多,影响网络系统的可靠性。

3.光纤（Fiber Optics）传输损耗小，抗雷电和电磁干扰性好，保密性好，体积小，质量轻。

4.无线电通讯（Radio）用无线电传输，优点：通讯信道容量大，微波传输质量高可靠性高，与电缆载波相比，投资少见效快。缺点：在传播中受反射、阻挡、干涉的影响。

6、常见网络接入技术

接入网络指连接Host到边界路由器的物理链路(last mile)，分为家庭接入、单位接入和无线接入三类。

早期家庭上网通常使用拨号网络，利用调制解调器在普通电话线最多以56kbps的速率传输数据，此时在边界路由器处也需要一MODEM。因此，此时的接入网络是包括一对MODEM和一条点对点的电话线。由于速率较低，打电话和上网不能同时进行。

目前许多家庭使用宽带接入技术，如xDSL和HFC。

xDSL也是在模拟电话线路上传输数字信号，它使用了一种新的调制解调技术并且限定了最大传输距离，因此可以以更高速率进行数据传输。利用ADSL，打电话和上网可以同时进行，两者互不影响。ADSL之上行速率和下行速率不同。上行链路速率可达1Mbps，下行链路速率可达10Mbps。DSL使用频分多路复用技术，将通信链路分为三个频率互不覆盖的信道，分别为：

1、0~4KHz 的双向语音信道

2、4KHz~ 50KHz的上行数据信道

3、50KHz~1MHz的下行数据信道

另外一种宽带家庭接入网络技术是HFC。HFC与DSL技术不同，HFC在现有的广播有线电视系统基础上发展而来。在有线电视系统中，位于线缆头部的电视台向所有用户广播电视信号，电视信号沿电视台-〉用户方向进行传输和放大。HFC(混合光纤同轴电缆网 )中，Host需要使用叫做线缆Modem的设备接入网络， Cable Modem将link分成上行和下行两个信道。由于信道是在多个用户之间所共享，因此存在拥塞和网络规模问题。与ADSL类似，HFC的上行信道速率要低于下行信道速率，并且整个信道被所有用户所共享。而ADSL使用的是Point to Point信道，是专用信道。

无线局域网（WLAN）技术是通过基站传输的网络接入技术，基站与有线网相连的。目前该系列包含三种标准：

（2Mbps）、 (11Mbps)以及 (54Mbps)。

7、延时分类

1、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的时间。

2、传播时延

电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

3、处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

4、排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

注：排队延迟是节点延迟中最复杂、也是最有趣的部分。之所以最有趣，指目前或多研究工作就是针对排队延迟来进行的，包括调度算法、缓存策略等。排队延迟与网络设备的负载状况密切相关，不同分组所经历的排队延迟会随着负载的变化而变化

关于发送延迟和传播延迟，容易弄混。需要记住，传输延迟指将一个分组所有bit发送到link上所需的时间，与分组长度和发送速率有关，与两点之间的距离没有任何关系。而传播延迟指一位从链路的一端传播到另一端所需的时间，与link的长度和信号的传播速度有关。

8、TCP/IP的体系结构

1）层次、功能、层次之间的关系 2）每层数据包的名称

3）每层地址 4）接口、协议、服务

至上而下分为：

应用层：包含大量应用普遍需要的协议（如HTTP FTP SMTP DNS等）；应用传递的数据包叫做报文。