计算机络期末复习笔记（自用）第一章概述

计算机络期末复习（自用），教材是谢希仁第8版，但是这个笔记主要是记录B站上up主湖科大教书匠的计算机络微课堂（有字幕无背景音乐版）课程笔记。记笔记的软件是幕布，可以将笔记生成思维导图，但是不冲会员的话会对文档大小有限制。祝我自己考个好成绩。

1.1 计算机络在信息时代的作用

计算机络已经由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。
计算机络已经像水，电这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分。

1.2 因特概述

1. 络、互连、和因特
- 络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
- 多个络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的络，即互连。
- 因特是世界上最大的互连络（用户数以亿计，互连的络数以百万计）。
  - internet和Internet区分
    - 小写（互连））是一个通用名词，它泛指由多个计算机络互连而成的络。在这些冈络之间的通信协议可以是任意的。
    - 大写（因特）是一个专用名词，指当前全球最大的、开放的、由众多络相互连接而成的特定计算机络，它采用TCP/IP协议作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。
2.因特发展的三个阶段
- 第一阶段，从单个络ARPANET向互连发展
  - 1969年，第一个分组交换 ARPANET
  - 70年代中期，研究多种络之间互连
  - 1983年，TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议（因特诞生时间）
- 第二阶段，逐步建成三级结构的因特
  - 1985年，NSF围绕六个大型计算机中心建设NSFNET（主干、地区、校园）
  - 1990年，ARPNE任务完成，正式关闭
  - 1991年，美国政府将因特主干交给私人公司经营，并开始对接入因特的单位收费
- 第三阶段，逐步形成了多层次ISP结构的因特
  - 1993年，NSFNET逐渐被若干个商用因特主干替代，政府机构不再负责因特运营，让各种因特服务提供者城来运营
  - 1994年，万维 WWW技术促使因特迅猛发展
  - 1995年，NAN El停止运作，因特彻底商业化
3.因特的标准化工作
- 因特的标准化工作对因特的发展起到了非常重要的作用
- 因特协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用
  - 因特体系蝴委员会IAB，负责管理因特有关协议的开发
  - 因特工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化
  - 因特研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题
- 制订因特的正式标准要经过以下4个阶段：
  - （1）因特草案（这个阶段还不是RFC文档）
  - （2）建议标准（这个阶段开始成为RFC文档）
  - （3）草案标准
  - （4）因特标准
- 因特的组成
  - 边缘部分
    - 由所有连接在因特上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
  - 核心部分
    - 由大量络和链接这些络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

1.3 三种交互方式：电路交换、分组交换和文交换

电路交换
- 电话交换机接通电话线的方式称为电路交换。
- 从通信资源的分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
- 电路交换的三个步骤：
  - 建立链接连接（分配通信资源）
  - 通话（一直占用通信资源）
  - 释放连接（归还通信资源）
- 当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。
分组交换
- 发送方：
  - 构造分组、发送分组
- 路由器：
  - 缓存分组、转发分组
- 接收方：
  - 接收分组、还原文
电路交换、文交换、分组交换的对比：
- 对于电路交换：
  - 一旦建立连接，中间的各节点交换机就是直通形式的，比特流可以直达终点。
  - 优缺点
    - 优点
      - 通信时延小。通信线路为通信双方用户专用，数据直达。当连续传输大量数据时，这一优点非常明显。
      - 有序传输。通信双方之间只有一条专用的通信线路，数据只在这一条线路上传输，因此不存在失序问题。
      - 没有冲突。不同的通信双方拥有不同的信道，不会出现争用物理信道的问题。
      - 适用范围广。点库交换既适用于传输模拟信，也适用于传输数字信。
      - 实时性强。得益于其通信时延小的优点。
      - 控制简单。电路交换的结点交换机及其控制都比较简单。
    - 缺点
      - 建立连接时间长。电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说太长。
      - 线路独占，使用效率低。电路交换一旦建立连接，物理通路就被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率很低。
      - 灵活性差。只要连接所建立的物理通路中的任何一点出现了故障，就必须重新拨建立新的连接，对十分紧急和重要的通信不利。
      - 难以规格化。电路交换时数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
- 对于文交换：
  - 整个文需要在各结点交换机上进行存储转发，由于不限制文的大小，因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。
  - 优缺点
    - 优点
      - 无需建立连接。文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在建立连接的时延，用户可以随时发送文。
      - 动态分配线路。当发送方把文传送给结点交换机时，结点交换机先存储整个文，然后选择一条合适的空闲了线路，将文发送出去。
      - 提高线路可靠性。如果某条传输路径发生故障，会重新选择另一条路径传输数据。
      - 提高线路利用率。通信双方不是同时固定占用一条通信线路，而是在不同的时间分段部分占用物理线路，因而大大提高了通信线路的利用率。
      - 提供多目标服务。一个文可以同时发送给多个目的地址，这在电路交换中是难以实现的。
    - 缺点
      - 引起了转发时延。文在结点交换机上要经历存储转发的过程。
      - 需要较大的存储缓存空间。文交换对文的大小没有限制。
      - 需要传输额外的信息量。文需要携带目标地址、源地址等信息。
- 对于分组交换：
  - 构成原始文的一个个分组，在各结点交换机上进行存储转发，相比文交换，减少了转发时延，还可以避免过长的文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制。
  - 优缺点
    - 优点
      - 无需建立连接。不需要为通信双方预先建立了一条专用的通信线路，不存在建立连接的时延，用户可以随时发送分组。
      - 线路利用率高。通信双方不是固定占用一条通信线路，而是在不同的时间分段部分占用物理线路，提高了通信线路的利用率。
      - 简化了存储管理。这是相对于文交换而言的，因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，管理起来相对容易。
      - 加速传输。分组是逐个传输的，是的后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作可以同时进行。
      - 减少出错概率和重发数据量。分组比文小，出错概率必然减小，即便分组出错，也只需重传出错的分组，比重传整个文的数据量小很多，提高了可靠性也减少了传输时延。
    - 缺点
      - 引起了转发时延。分组在结点交换机上要经历存储转发的过程。
      - 需要传输额外的信息量。将原始文分割成等长的数据块，每个数据块都要加上源地址、目的地址等控制信息，从而构成分组，因此传送的信息量增大了。
      - 对于数据服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路问题，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。

1.4 计算机络的定义和分类

计算机络的定义
- 计算机络的精确定义并未统一。
- 最简单的定义：
  - 一些相互连接的、自治的计算机的集合。
    - 互联：计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信。
    - 自治：独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用。
    - 集合：至少需要两台计算机。
  - 较好的定义：
    - 计算机络主要是由一些通用的、可编程的硬件互联而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（如传送数据或视频信）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
      - 计算机络所连接的硬件并不限于一般的计算机，包括了手机等只能硬件。
      - 计算机络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种应用。
计算机络的分类
- 按交换技术分类
  - 电路交换络
  - 文交换络
  - 分组交换络
- 按使用者分类
  - 公用
    - “公用”指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种络。
  - 专用
    - 某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的络，这种络不向本单位以外的人提供服务。
- 按传输介质分类
  - 有线络
    - 双绞线、光纤络等
  - 无线络
    - WIFI
- 按覆盖范围分类
  - 广域 WAN
    - 覆盖范围几十公里到几千公里。
    - 是因特的核心部分，其任务是为核心路由器提供远距离高速连接，互联分布在不同地区的城域和局域。
  - 城域 MAN
    - 覆盖范围一般是一个城市，作用距离为5到50公里。
    - 通常作为城市骨干，互联大量企业、机构和校园局域。
  - 局域 LAN
    - 一般用卫星计算机或工作站通过高速通信线路相连
    - 速率通常在10Mbit/s以上
    - 地理上局限在较小的范围内，距离一般1公里左右
  - 个域 PAN
    - 个人区域的简称
    - 不是用来连接普通计算机，而是在个人工作的地方吧属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的络
    - 覆盖范围大约10米
    - 注：若中央处理机之间的距离非常近（1米或更小），一般称之为多处理机系统，不称为计算机络。
- 按拓扑结构分类
  - 总线型络
    - 使用单根传输线吧计算机连接起来
    - 优点
      - 建容易、增减结点方便、节省线路
    - 缺点
      - 重负载时通信效率不搞，总线任意一处出现故障则全瘫痪
  - 星行络
    - 将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连，中央设备早期是计算机，后来是集线器，现在一般是交换机或路由器。
    - 优点：
      - 便于络的集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。
    - 缺点
      - 成本高，中央设备对故障敏感。
  - 环型络
    - 将所有计算机的络接口连接成一个环（令牌环局域），环可以使单环，也可以是双环，环中信是单向传输的。
  - 状型络
    - 一般情况下，每个节点至少由两条路径与其他结点相连，多用在广域中。
    - 优点：
      - 可靠性高
    - 缺点
      - 控制复杂、线路成本高
- 注：以上四种基本的络拓扑可以互联为更为复杂的络

1.5计算机络的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机略的性能
常用的计算机络性能指标
- 速率
  - 比特
    - 计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位，一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
    - 常用数据量单位
      - 8bit=1Byte
      - KB=2^10B
      - MB=B*KB=2^20B
      - GB=B*MB=2^30B
      - TB=B*GB=2^40B
  - 速率
    - 连接在计算机络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也出内比特率或数据率。
    - 常用数据率单位
      - bit/s(b/s，bps)
      - bit/s=10b/s(bps)
      - Mb/s=k*kb/s=10^3*10^3b/s=10^6b/s(bps)
      - Gb/s=k*Mb/s=10^3*10^6b/s=10^9b/s(bps)
      - Tb/s=k*Gb/s=10^3*10^9b/s=10^12b/s(bps)
  - 带宽
    - 带宽在模拟信系统中的意义
      - 信所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围
      - 单位： Hz (kHz,MHz, GHz)
    - 带宽在计算机络中的意义
      - 用来表示络的通信线路所能传送数据的能力，因此络带宽表示在单位时间内从络中的某一点到另一点所能通过的”最高数据率”
      - 单位： b/s(kb/s, Mb Is, Gb/s, Tb/s)
  - 吞吐量
    - 吞吐量表示在单位时间内通过某络（或信道，接口）的数据量
    - 吞吐量被经常用于对现实世界中的络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过络。
    - 吞吐量受络的带宽或额定速率的限制
  - 时延
    - 源主机和目的主机之间的路径会由多段链路和多个路由器构成，因此会由多个传播时延和处理时延。
  - 时延带宽积
    - 时延带宽积=传播时延*带宽
    - 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时发送端就已经发送了时延带宽积个比特。
    - 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
  - 往返时间（RTT）
    - 在许多情况下因特上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互。又是很需要知道双向交互一次所需的时间，即往返时间。
    - 往返时间指从源主机发送分组开始，直到源主机收到来自目的主机的确认分组为止所需的时间。
  - 利用率
    - 分类
      - 信道利用率
        
        用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
      - 络利用率
        
        全络的信道利用率的加权平均。
    - 信道利用率并非越高越好
      - 根据排队论，当某信道利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加
    - 如果令D0标识络空闲时的时延，D表示络当前的时延，在适当的假定条件下可以用下面的简单公式来表示D、D0和利用率U的关系：
      - 络利用率达到50%时，时延就会加倍
      - 络利用率超过50%时，时延急剧增大
      - 络利用率接近100%时，时延趋于无穷大
      - 一些拥有较大主干的ISP通常会控制它们的信道利用率不超过50%，超过就要准备扩容增大线路的带宽
      - 也不能使信道利用率太低，使得宝贵的通信资源白白浪费，应该使用一些机制可以根据情况动态调整输入到络中的通信量，是络利用率保持在一个合理的范围内。
  - 丢包率
    - 即分组丢失率，指在一定的时间内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
    - 具体可以分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、络丢包率等
    - 丢包率是络运维人员非常关心的一个络性能指标，但普通用户并不关心，因为他们通常意识不到络丢包
    - 分组丢失的两种情况
      - 分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃
      - 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时就可能造成络拥塞。
    - 丢包率反映了络的拥塞情况
      - 无拥塞时路径丢包率为0
      - 轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%
      - 严重拥塞时路径丢包率为5%~15%
    - 络的丢包率较高是，通常无法使用络应用正常工作

1.6 计算机络体系结构

1. 常见的计算机络体系结构
2. 计算机络体系结构分层的必要性
- 计算机络是个非常复杂的系统。早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。
- “分层”可以将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
3. 计算机络体系结构分层思想举例
- 看视频吧。。
4. 计算机络体系结构中的专用属于
- 实体
  - 实体：任何可发送或接受信息的硬件或软件进程
  - 对等实体：手法双方相同层次中的实体
- 协议
  - 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
  - 三要素：
    - 语法：定义所交换信息的格式
    - 语义：定义收发双方所要完成的操作
    - 同步：定义收发双方的时序关系

做的比较粗糙，见谅。也许应该大概这几天会继续更新剩下的内容。。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识络技能树认识身边的计算机络常见的络设备22464 人正在系统学习中

声明：本站部分文章及图片源自用户投稿，如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢！

计算机 络期末复习笔记（自用）第一章 概述

1.1 计算机 络在信息时代的作用

1.2 因特 概述

1. 络、互连 、和因特

2.因特 发展的三个阶段

3.因特 的标准化工作

1.3 三种交互方式：电路交换、分组交换和 文交换

电路交换

分组交换

电路交换、 文交换、分组交换的对比：

对于电路交换：

对于 文交换：

对于分组交换：

1.4 计算机 络的定义和分类

计算机 络的定义

计算机 络的分类

按交换技术分类

按使用者分类

按传输介质分类

按覆盖范围分类

按拓扑结构分类

1.5计算机 络的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机略的性能

常用的计算机 络性能指标

速率

速率

带宽

吞吐量

时延

时延带宽积

往返时间（RTT）

利用率

丢包率

1.6 计算机 络体系结构

1. 常见的计算机 络体系结构

2. 计算机 络体系结构分层的必要性

3. 计算机 络体系结构分层思想举例

4. 计算机 络体系结构中的专用属于

相关推荐

计算机络期末复习笔记（自用）第一章概述

1.1 计算机络在信息时代的作用

1.2 因特概述

1. 络、互连、和因特

2.因特发展的三个阶段

3.因特的标准化工作

1.3 三种交互方式：电路交换、分组交换和文交换

电路交换、文交换、分组交换的对比：

对于文交换：

1.4 计算机络的定义和分类

计算机络的定义

计算机络的分类

1.5计算机络的性能指标

常用的计算机络性能指标

1.6 计算机络体系结构

1. 常见的计算机络体系结构

2. 计算机络体系结构分层的必要性

3. 计算机络体系结构分层思想举例

4. 计算机络体系结构中的专用属于