[网络协议]计算机网络（一）

在家自学计算机网络，看视频写笔记（方便以后复习用）。学习视频资源：王道计算机考研_计算机网络_哔哩哔哩

计算机网络的特点： 知识点多，在408中所占分值小
（数据结构，组成原理，计算机网络，操作系统，四门课合出一张卷子，共150分，其中数据结构和组成原理各占45分，操作系统占35分，计算机网络占25分。）

重点掌握：

1. 协议
2. 典型网络（以太网）
3. 网络设备

1.1.1 计算机网络的概念、组成、功能、分类

概念：

计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备于线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
也可以说，计算机网络时互连的，自治的计算机集合。

功能：

1. 数据通信（连通性）
2. 资源共享（硬件资源共享：打印机等；软件资源共享；数据资源共享：电子文档大家都可以下载）
3. 分布式处理
4. 提高可靠性
5. 负载均衡

组成：

1. 组成部分角度：① 硬件（包括主机、链路、通讯设备）、② 软件、③ 协议
2. 工作方式角度： ① 边缘部分（用户直接使用）、② 核心部分（为边缘部分服务，包括网络、路由器等）
   3.功能组成角度： ① 通信子网（实现数据通信）、②资源子网（实现资源共享/数据处理）
   

分类：

（直接上图啦！！！ps：老师课件 直接背）

1.1.2 标准化工作及相关组织（略）

1.1.3 性能指标之速率、带宽、吞吐量

速率：

速率即数据率或数据传输率或比特率。
（ps：比特（bit）是数据传输的单位。可以这样说，数据传输是一个比特一个比特地传输的。 比特的单位是位。）

单位换算：

带宽：

表示网络的通信线路传送数据的能力。指单位时间内从网络中的某点到另一点所能通过的最高数据率（单位同速率单位）。
也可以理解为，网络设备所支持的最高速率。

**注意：**带宽指的是主机往链路上发送数据的速率，而不是在链路上传输的速率！！！

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。（单位同上）

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
带宽是理性的，大小恒定不变的；吞吐量是现实的，可变的（实时）。

1.1.4 性能指标之时延、时延带宽积、往返时间RTT、利用率

时延

指数据（报文、分组、比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。

时延 = 发送时延（传输时延） + 传播时延 + 排队时延 + 处理时延
传输时延 = 数据长度/信道宽度（发送速率） —>---->类比：时间 = 路程/速度
(ps:：发送时延发生在主机内部)
传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速率
（ps：传播时延发生在信道上）
排队时延是指等待输出或输入链路可用的时间
处理时延是指检错、找出口的时间
（ps：排队时延和处理时延发生在路由器）---->类比机场安检过程

时延带宽积

又称为以比特为单位的链路长度。即“某段链路现在有多少比特”

时延带宽积 = 传播时延*带宽

往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方接收到接收方的确认总共经历的时延。

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。
RTT = 往返传播时延（传播时延*2）+ 末端处理时间（题目一般给出或忽略不计）

利用率

利用率可分为①信道利用率；②网络利用率。
信道利用率 = 有数据通过时间 / （有+无）数据通过时间
网络利用率 = 信道利用率加权平均值

1.2.1 计算机网络的分层结构、协议、接口、服务

为什么分层

答：因为计算机网络要解决的问题十分复杂且庞大，所以要将一个大问题划分为许多小问题，每个小问题对应一个层次，解决问题就能简单很多。

将第3、4、5层的数据单元抽出如下图，进而查看各层之间存在的数据包含关系。

总结上图：nSDU + nPCI = nPDU = (n-1)SDU
（ps：SDU可以理解成含金量较高的有用的数据；PCI可以理解为控制信息；PDU是继续往下层传送的数据单位）

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。
计算机网络体系结构是计算机网络的①各层及其②协议的集合。（计算机网络体系结构包括计算机网络的各个层次以及各个层次需要完成的功能以及每一层次所对应的协议。ps：协议内部实现不受计算机网络体系结构控制）

1.2.2 OSI参考模型

OSI参考模型

OSI参考模型解释通信过程

（ps：途中省略的中间系统部分，中间系统最多包括三层，有还原数据，（分析数据是什么样的，需要往哪里发送）和封装数据的过程）

OSI参考模型各层次的功能

**应用层：**所有能和用户交互产生网络流量的程序。
典型应用层服务：文件传输（FTP）；电子邮件（SMTP）；万维网（HTTP）
**表示层：**用于处理两通信系统中交换信息的表示方式。（语法和语义）
功能：①数据格式变换（翻译）；②数据加密和解密；③数据压缩和恢复
**会话层：（建立同步）**像表示层实体/用户进程提供建立连接，并在连接上有序传输数据。
功能：①建立、管理、终止会话；②使用校验点，可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步（适用于传大文件）
**传输层：**负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信，传输单位是报文段或用户数据报
功能：①可靠传输，不可靠传输；②差错控制；③流量控制（控制发送方的速度）；④复用分用
**网络层：**主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供提供通信服务。（传输单位：数据报）（数据报和分组类似于父与子的关系）
功能：①路由选择；②流量控制；③差错控制；④拥塞控制（控制全局的传输速度）
**数据链路层：**主要任务是把网络层传下来的数据组装成帧。（传输单位：帧）
功能：①成帧（定义帧的开始和结束）；②差错控制（位错+帧错）；③流量控制 ；④访问（接入）控制 （控制对信道的访问）
**物理层：**主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。（单位：比特）
功能：①定义接口特性；②定义传输模式（单工、半双工、双工）；③定义传输速率；④比特同步；⑤比特编码

1.2.4 TCP/IP参考模型和5层参考模型

OSI和TCP/IP的异同

同：①都分层；
②都基于独立的协议栈的概念；
③可以实现异构网的互联
异：①OSI定义了三点：服务、协议、接口；
②OSI先于协议发明，不偏向特定的协议；
③TCP/IP设计之初就考虑到了异构互联的问题，将IP作为重要层次；
④

ps：面向连接是先发送建立连接请求，成功之后再进行数据传输；无连接是直接进行数据传输。

5层参考模型