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第 1 章 络体系结构

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第 1 章 络体系结构

1、思维导图

  • 每台设备之间通过通信线路，实现设备之间的互联

  • 资源共享：在图书馆，我们只要登录任意一台电脑，就能共享图书馆打印机啦~~~

    • 2.3、计算机 络的发展

    计算机 络发展的第一阶段

    1. 美国政府害怕苏联老大哥把他们的指挥部给炸了，于是美国国防部高级研究计划局（ARPA）设计一个分散的指挥系统，这就是最初的 ARPAnet（阿帕 ）

    2. 1983 年阿帕 接受 TCP/IP，选定Internet为主要的计算机通信

      计算机 络发展的第三阶段

      1. 随着因特 的发展，主干 的规模越来越大，于是将主干 交由一些运营厂商管理和维护
      2. ISP：因特 服务提供者/因特 服务提供商，是一个向广大用户 综合提供互联 接入业务、信息 业务、和增值业务的公司，如中 国电信、中国联动、中国移动等。 分为主干ISP、地区ISP和本地ISP
      3. 如果每次同级的设备通信都需要经由主干 ISP，显示通信效率不会很高，于是在某些地区 ISP 之间搭建了 因特 交换点(IXP)

      3、计算机 络的组成和分类

      3.1、计算机 络的组成

      1、按组成部分分类：由硬件、软件、协议组成

      软件部署在各个设备上，并通过一定的协议在各个设备之间传输数据

      3、按功能组成分类：由通信子 和资源子 组成

      1. 通信子 ：实现数据通信
      2. 资源子 ：实现资源共享（数据处理）

    3. 星型

    4. 状型：常用于广域 （分成小段方便数据转发）

      4、计算机 路的标准化

      4.1、标准化的意义

      实现异构 络互连呗

      要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通，必须遵从统一的标准。

      4.2、计算机 络的标准

      法定标准 & 事实标准

      1. 法定标准：由权威机构制定的正式的、合法的标准，比如 OSI 参考问题
      2. 事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，比如 TCP/IP 使用时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准

      4.3、自定义计算机 络标准

      跟小论文投稿一样的步骤。。。

      RFC（Request For Comments）： 因特 标准的形式，RFC要上升为因特 正式标准的四个阶段：

      1. 请求评论(Request For Comments)：将草案放到因特 上，接收大家的意见和评论
      2. 因特 标准(InternetStandard)：论文录用通知发下来了。。。

      4.4、标准化工作的相关组织

      都是大佬组织。。。

      1. 国际标准化组织ISO：负责制定OSI模型、HDLC协议
      2. 国际电信联盟ITU：负责制定通信规则
      3. 电气和电子工程师协会IEEE：学术机构、IEEE802系列标准、5G
      4. Internet工程任务组IETF：负责因特 相关标准的制定，比如RFC xxx Version

      4.5、本节课总结

      解答一波多年的疑惑：关于电信办 20M 带宽

      1. 一般在速率方面，Kb 代表 103 比特，Mb 代表 103 Kb，且为小写 b
      2. 一般在存储容量方面，KB 代表 210 比特，MB 代表 210 KB，且为小写 B
      3. 运营商说的下行流量 20M 指的是 20Mb，折算为存储容量约为 19M

    5. 第 2us 的传输情况

    链路带宽 = 2Mb/s，主机在 1us 内可向链路发 2bit 数据

    1. 第 1us 的传输情况

    2. 第 3us 的传输情况

      5.4、时延

      时延的定义

      时延指数据（ 文/分组/比特流）从 络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间，也叫延迟或迟延，单位是 s，时延分为四类：

      1. 发送时延（传输时延）：是指结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需的时间，也就是从数据块的第一个比特开始发送算起，到最后一个比特发送完毕所需的时间
      2. 传播时延：是指电磁信 或光信 在传输介质中传播一定的距离所花费的时间，即从发送端发送数据开始，到接收端收到数据（或者从接收端发送确认帧，到发送端收到确认帧），总共经历的时间
      3. 排队时延：分组在经过 络传输时，要经过许多的路由器。但分组在进入路由器后要现在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发
      4. 处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错或查找适当的路由等等。

      5.5、时延带宽积

      时延带宽积的定义

      1. 时延带宽积(bit) = 传播时延(s) * 带宽 (bit/s)
      2. 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”，即链路管道的比特容量

      5.7、利用率

      利用率的定义

      利用率分为：信道利用率和 络利用率

      5.8、本节课总结

      说白了，还是将一个大问题分割为一系列的小问题，然后逐个击破各个小问题，就完事儿。。。

      6.2、如何进行分层

      分层的基本原则

      1. 各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
      2. 每层之间界线自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
      3. 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
      4. 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
      5. 整个分层结构应该能促进标准化工作。

      6.3、正式认识分层结构

      分层的术语

      1. 实体：第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
      2. 协议：为进行 络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为 络协议。【水平方向】
        1. 语法：规定传输数据的格式
        2. 语义：规定所要完成的功能
        3. 同步：规定各种操作的顺序
      3. 接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口。
      4. 服务：下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】

      上一层的PDU会作为下一层的SDU，再加上下一层的PCI信息，构成下一层的PDU

      6.4、分层概念总结

      总结

      1. 络体系结构是从功能上描述计算机 络结构。
      2. 计算机 络体系结构简称 络体系结构，是一种分层的结构。
      3. 每层遵循某个/些 络协议以完成本层功能。
      4. 计算机 络体系结构是计算机 络的各层及其协议的集合。
      5. 第n层在向n+l层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
      6. 仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
      7. 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。

      6.5、本节课总结

      7.2、OSI 七层参考模型

      七层参考模型

      举个栗子：以“你吃了吗为例，进行讲解

      1. 发送方
        1. 每一层打包（RUA）一下，加一个头部信息，每一层的 PDU 作为下一层的 SDU
        2. 数据链路层除了加头部信息，还加了尾部信息呦~
        3. 物理层就是来打黑工的，负责将数据链路层的数据转为比特流发送出去
      2. 接收方：
        1. 每一层脱一件衣服，脱到第七层得到了“你吃了吗
        2. 裤子都脱了，就给我看这个/li>

      应用层的协议

      典型的应用层服务有：文件传输（FTP），电子邮件（SMTP），万维 （HTTP）

      7.5、表示层

      表示层的功能

      表示层用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）

      1. 功能一：数据格式变换（翻译官）
      2. 功能二：数据加密解密
      3. 功能三：数据压缩和恢复

      表示层的协议

      主要协议：JPEG、ASCII

      7.6、会话层

      会话层的功能

      会话层向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN）

      1. 功能一：建立、管理、终止会话
      2. 功能二：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。

      举个栗子

      1. 会话与会话之间不会相互影响，彼此之间各自独立，比如电脑开着百度又开着视频，两者之间并不会相互干扰

        8、TCP/IP & 5层参考模型

        8.1、TCP/IP 参考模型

        TCP/IP 参考模型所做的改动

        1. 将应用层、表示层、会话层合并为表示层
        2. 将数据链路层和物理层合并为 络接口层
        3. 每一层都有自己对应的协议

      面向连接与无连接

      面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此 阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成 功建立之后，才能开始数据传输，这是第二阶段。 接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向 无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。

      8.2、5 层参考模型

      综合了 OSI参考模型和 TCP/IP 参考模型的优缺点

      9、本章总结

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