完成《计网》概念和物理层
parent
63abe26988
commit
87e455d8a4
|
|
@ -0,0 +1,326 @@
|
|||
---
|
||||
title: "《计网》物理层"
|
||||
date: 2023-07-24T16:46:37+08:00
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 物理层的基本概念
|
||||
|
||||
* 解决目标
|
||||
* 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体
|
||||
* 主要任务
|
||||
* 确定与传输媒体接口有关的一些特性
|
||||
* 传输媒体接口有关的特性
|
||||
* 机械特性
|
||||
* 定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引脚数量和排列情况
|
||||
* 电气特性
|
||||
* 规定传输二进制时，线路上信号的电压范围，阻抗匹配、传输速率和距离限制
|
||||
* 如某网络在物理层规定，信号的电平使用+10V~+15V表示二进制0，用-10V~-15V表示二进制1，电线长度限于15m之内，这些都是电气特性
|
||||
* 功能特性
|
||||
* 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义
|
||||
* 注意与电气特性区分，如描述一个物理层接口引脚处高电平时的含义表示的功能特性
|
||||
* 过程特性
|
||||
* 指明对于不同功能的可能事件的出现顺序
|
||||
|
||||
## 数据通信基础知识
|
||||
|
||||
* 一个数据通信系统可以划分为三大部分，即源系统（发送端、发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端、接收方）
|
||||
* 数据
|
||||
* 传送信息的实体，通常是有意义的符号序列
|
||||
* 信号
|
||||
* 数据的电气/电磁表现，数据在传输中的存在形式
|
||||
* 数字信号（离散信号）
|
||||
* 代表消息的参数取值是离散的
|
||||
* 模拟信号（连续信号）
|
||||
* 代表消息的参数取值是连续的
|
||||
* 信源
|
||||
* 产生或发送数据的源头
|
||||
* 信宿
|
||||
* 接收数据的终点
|
||||
* 信道
|
||||
* 信号的传输媒介
|
||||
* 一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条信道
|
||||
* 码元
|
||||
* 在一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形就称为码元
|
||||
* 使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，一种代表1状态，是二进制码元
|
||||
* 一个码元所携带的信息量是不固定的，是由调制方式和编码方式决定的
|
||||
* 速率&&波特
|
||||
* 码元传输速率 = 码元速率 = 波形速率 = 符号速率= 调制速率
|
||||
* 表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（脉冲个数或信号变化的次数），单位是波特(Baud)
|
||||
* 信息传输速率 = 信息速率 = 比特率
|
||||
* 表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（比特数），单位：b/s
|
||||
* 波特率
|
||||
* 每秒可能发生的信号变化次数
|
||||
* 关系
|
||||
* 波特率 = 比特率/每码元所含比特数 = 信息传输速率/每码元所含比特数
|
||||
* 带宽
|
||||
* 表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率
|
||||
* 常用来表示网络中通信线路所能传输数据的能力
|
||||
* 单位：bit/s
|
||||
|
||||
|
||||
## 信道分类&&通信方式&& 数据传输方式
|
||||
|
||||
* 信道分类
|
||||
* 传输信号分类
|
||||
* 模拟信道用于传输模拟信号
|
||||
* 数字信道用于传输数字信号
|
||||
* 传输介质分类
|
||||
* 无线信道、有线信道
|
||||
* 信号分类
|
||||
* 基带分类
|
||||
* 将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，然后送到数字信道上传输（基带传输）
|
||||
* 宽带信号
|
||||
* 将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号，然后送到模拟信道上传输（宽带传输）
|
||||
* 通信方式
|
||||
* 单工通信
|
||||
* 单向通信，即只有一个方向的通信而没有反方向的交互
|
||||
* 如无线电广播，有线电广播就是单工通信
|
||||
* 半双工通信
|
||||
* 双向交替通信，即通信双方都可以发送信息，但双方不能同时发送
|
||||
* 一方发送一方接收
|
||||
* 全双工通信
|
||||
* 双工同时通信，即通信双方可以同时发送或接收信息
|
||||
* 单工通信需要一条信道，而半双工通信和全双工通信需要两条信道
|
||||
* 数据传输方式
|
||||
* 串行传输
|
||||
* 1比特1比特地按照时间顺序传输
|
||||
* 速度慢，费用低，适合远距离
|
||||
* 并行传输
|
||||
* 若干比特通过多条通信信道同时传输
|
||||
* 速度快，费用高，适合近距离
|
||||
* 并行适用于计算机内部数据传输
|
||||
|
||||
|
||||
## 奈氏准则和香农定理
|
||||
|
||||
* 失真
|
||||
* 信号在传输过程中，由于实际信道有噪声、干扰、带宽的限制，导致接收端接收的信号和发送端发送的信号不一致
|
||||
* 即失去了真实性
|
||||
* 影响失真的因素
|
||||
* 码元传输速率
|
||||
* 信号的传输距离
|
||||
* 噪声干扰
|
||||
* 传输媒体的质量
|
||||
* 码元传输速率越大、信号传输距离越远、噪声干扰越大或传输媒体质量越差、波形失真越严重
|
||||
* 
|
||||
* 码间串扰
|
||||
* 接收端收到的信号波形市区了码元之间清晰界限的现象
|
||||
* 具体的信道所能通过的频率范围是有限的
|
||||
* 
|
||||
* 奈氏准则
|
||||
* 在理想低通（无噪声、带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz
|
||||
* 带宽只有在奈氏准则和香农定理中单位是HZ，其余都是b/s
|
||||
* 理想低通信道下的极限数据传输率 = 2W * log2V
|
||||
* W为信道带宽，单位HZ。V是码元的离散电平数目，即共有几种码元
|
||||
* 在任何信道中，码元传输速率是有上限的，如果传输速率超出这个上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（识别称为不可能）
|
||||
* 如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高速率传送码元而不出现码间串扰
|
||||
* 由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元能携带更多的比特量的信息
|
||||
* 香农定理
|
||||
* 在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输率有上限值。
|
||||
* 信噪比
|
||||
* 信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记于S/N,并用分贝作为度量单位
|
||||
* 信噪比（dB） = $10\lg(S/N)$(dB)
|
||||
* 信道的极限数据传输速率 = W log2(1+S/N)(b/s)
|
||||
* W是带宽，单位：HZ。S/N是信噪比
|
||||
* 信道的带宽越大或信条的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高
|
||||
* 对一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了
|
||||
* 只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法来实现无差错传输
|
||||
* 香农定理得出的是极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低很多
|
||||
|
||||
## 编码和调制
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
* 信道上传送的信号类型
|
||||
* 基带信号
|
||||
* 来源于信源的信号，将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上传输
|
||||
* 计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号
|
||||
* 基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，如说话的声波就是基带信号
|
||||
* 往往包含较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量
|
||||
* 带通信号
|
||||
* 经过载波调制后的信号（即仅在一段频率范围内能通过信道）
|
||||
* 调制方式
|
||||
* 基带调制
|
||||
* 仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应
|
||||
* 经过变换后的信号仍然是基带信号
|
||||
* 由于基带调制时把数字信号从一种形式转换为另一种形式的数字信号，所以这种过程又称为编码
|
||||
* 带通调制
|
||||
* 使用载波进行调制，把基带信号的频率转移到更高的频段，并转换为模拟信号，这样可以更好地在模拟信道中传输
|
||||
|
||||
|
||||
## 四种编码方式
|
||||
|
||||
### 数字数据编码为数字信号
|
||||
* 
|
||||
* 归零编码
|
||||
* 信号电平在一个码元之内都要恢复到零的编码方式
|
||||
* 这种编码在传输过程中处于低电平的情况多，信道利用率低
|
||||
* 非归零编码
|
||||
* 正电平为1，负电平为0
|
||||
* 编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步
|
||||
* 需要再接收方和发送方另外建立一条信道来传输时钟周期信号来保证同步，无法保证自同步
|
||||
* 只有非归零编码不含同步信息
|
||||
* 反向不归零编码
|
||||
* 信号电平翻转表示0，信号电平不变表示1
|
||||
* 反向不归零编码对于全部都是1的信号同样难以确认一共发送了多少个信号，同样需要在收发双方之间另外建立一条信道传输时钟周期信号，无法实现自同步
|
||||
* 曼彻斯特编码
|
||||
* 前高后低表示1，前低后高表示0
|
||||
* 该编码特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变既作为时钟信号（可用于同步），又作为数据信号
|
||||
* 所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍，每个码元都被调成两个电平
|
||||
* 所以数据传输速率只有调制速率的1/2（在一个时钟周期内电平变化了两次，而只传输了一位比特）
|
||||
* 差分曼彻斯特编码
|
||||
* 若码元位1，则前半个码元的电平与上一个码元的电平相同，若为0，则相反
|
||||
* 该编码的特点是每个码元中间都有一次电平跳转，可以实现自同步，且抗干扰强于曼彻斯特编码
|
||||
* 4B/5B编码
|
||||
* 比特流中非插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特的数据，之后再传给接收方，因此称为4B/5B。编码效率为80%
|
||||
|
||||
|
||||
### 数字数据调制为模拟信号
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
* 调幅
|
||||
* 即戴波的振幅随基带数字信号而变化，如0或1分别对应无载波或有载波输出
|
||||
* 调频
|
||||
* 即戴波的频率随基带数字信号而变化。如0或1分别对应低频或高频
|
||||
* 调相
|
||||
* 即戴波的初相随基带数字信号而变化。如0或1分别对应正弦波或余弦波
|
||||
* 正交振幅调制QAM（调频 + 调相）
|
||||
* 为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元振幅相位调制方法
|
||||
|
||||
|
||||
### 模拟数据编码为数字信号
|
||||
|
||||
* 计算机内部处理的是二进制，处理的都是数字音频，所以需要将模拟音频音频通过采样、量化转换成有限个数字表示的离散序列（即音频数字化）
|
||||
* 典型例子
|
||||
* 对音频信号进行编码的脉冲调制（PCM），在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是PCM，主要步骤包括三步：抽样、量化、编码
|
||||
* 抽样
|
||||
* 对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号
|
||||
* 为了使得所得到的离散信号能无失真地代表被抽样的模拟数据，要使采样定理进行采样，f采样评率$\leq$2f信号最高频率
|
||||
* 可参考奈奎斯特采样定理
|
||||
* 量化
|
||||
* 把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值，并取整数，这就把连续的电平幅值转换为离散的数字量
|
||||
* 编码
|
||||
* 把量化的结果转换为与之对应的二进制编码
|
||||
|
||||
### 模拟数据调制为模拟信号
|
||||
|
||||
* 在模拟信号传输过程中，可能信道的长度非常长，环境比较恶劣，会导致传输的模拟信号会受到衰减
|
||||
* 为了保证传输的有效性，需要将信号调制成频率更高的信号来应对传输过程的衰减
|
||||
* 接收方接收到调制的信号后，通过解调器将信号还原为原来的信号
|
||||
|
||||
## 电路交换、报文交换、分组交换
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
* 电路交换
|
||||
* 电路交换需要建立一条专用的数据通信路径，这条路径上可能包含许多中间节点
|
||||
* 这条通信路径在整个通信过程中将被独占，直到通信结束才会释放资源
|
||||
* 电路交换适合实时性要求较高的大量数据传输的情况
|
||||
* 优点
|
||||
* 通信时延小，通信双方通过专用线路进行通信，数据可以直达，当数据传输量较大时，优点将十分显著
|
||||
* 线路独占，没有冲突
|
||||
* 实时性强，一旦通信线路建立，双方可以实时通信
|
||||
* 缺点
|
||||
* 线路独占，利用率太低
|
||||
* 连接建立时间过长
|
||||
* 报文交换
|
||||
* 报文交换以报文作为数据传输单位，携带有源地址和目的地址等信息
|
||||
* 优点
|
||||
* 无需建立连接
|
||||
* 线路利用率高
|
||||
* 动态分配线路
|
||||
* 缺点
|
||||
* 报文交换对报文的大小没有限制，需要网络节点有足够的缓存空间
|
||||
* 报文交换在节点处要经历存储、转发等操作，从而引起一定时延
|
||||
* 分组交换
|
||||
* 将大的数据块分割成小的分组，并添加源地址，目的地址和分组编号等信息
|
||||
* 以太网采用分组交换技术
|
||||
* 分组交换对报文交换的主要改进是减少了传输时延
|
||||
* 优点
|
||||
* 无需建立连接
|
||||
* 线路利用率高
|
||||
* 相对报文交换，分组长度固定，缓冲区容易管理
|
||||
* 分组比报文小，因此传输时间更短
|
||||
* 缺点
|
||||
* 仍然存在时延
|
||||
* 需要传输包括源地址、目的地址、分组编号等额外信息
|
||||
* 分组可能遇到失序、丢失、重复等问题
|
||||
|
||||
## 数据报和虚电路
|
||||
|
||||
* 分组交换根据通信子网向断点系统提供的服务，分为数据报方式和虚电路方式
|
||||
|
||||
||数据报服务|虚电路服务|
|
||||
|---|---|---|
|
||||
|连接的建立|不需要|必须有|
|
||||
|携带信息|每个分组在传输过程中都要携带源地址和目的地址|分组值需要携带虚电路标识|
|
||||
|目的地址|每个分组都有完整的目的地址|仅在建立连接阶段使用，之后每个分组使用长度较短的虚电路号|
|
||||
|路由选择|每个分组独立地进行路由选择和转发|属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发|
|
||||
|分组顺序|不保证分组的有序到达|保证分组的有序到达|
|
||||
|可靠性|不保证可靠通信，可靠性由用户主机保证|可靠性由网络保证|
|
||||
|对网络故障的适用性|出故障的节点丢失分组，其他分组路径选择发生变化时可正常传输|所有经过故障节点的虚电路均不能正常工作|
|
||||
|差错处理和流量控制|由用户主机进行流量控制，不保证数据报的可靠性|可由分组交换网负责，也可由用户主机负责|
|
||||
|
||||
## 物理层的传输媒介和设备
|
||||
|
||||
### 物理层的传输媒介
|
||||
|
||||
* 传输介质是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路
|
||||
* 传输媒体并不是物理层
|
||||
* 物理层规定了电气特性，所以能识别所传送的是比特流
|
||||
* 传输介质
|
||||
* 导向性传输介质
|
||||
* 双绞线
|
||||
* 把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来，绞合可减少对相邻导线的电磁干扰
|
||||
* 非屏蔽双绞线UTP
|
||||
* 无屏蔽层的双绞线
|
||||
* 屏蔽双绞线STP
|
||||
* 为了提高双绞线抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层
|
||||
* 优缺点
|
||||
* 价格便宜，通信距离短，长距离的模拟传输需要放大器放大衰减信号，对于数字传输，要用中继将失真的信号整形
|
||||
* 同轴电缆
|
||||
* 同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股）以及保护塑料外层所组成
|
||||
* 基带同轴电缆
|
||||
* 用于传输基带数字信号，用于局域网
|
||||
* 带宽同轴迪兰
|
||||
* 用于传送宽带信号，用于有线电视系统
|
||||
* 优缺点
|
||||
* 由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据，传输距离比双绞线更远，价格更高
|
||||
* 光纤
|
||||
* 利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，有光脉冲相当于1，没有光脉冲相当于0
|
||||
* 单模光纤
|
||||
* 一种在横向模式直接传输光信号的光纤
|
||||
* 光源：定向性很好的激光二极管
|
||||
* 特点：衰耗小，适合远距离传输
|
||||
* 多模光纤
|
||||
* 有多种传输光信号模式的光纤
|
||||
* 光源：发光二极管
|
||||
* 特点：易失真，适合近距离传输
|
||||
* 特点
|
||||
* 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
|
||||
* 抗雷电和电磁干扰性能好
|
||||
* 无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据
|
||||
* 体积小，重量轻
|
||||
* 非导向性传输媒介质：空气，真空，海水
|
||||
|
||||
### 物理层设备
|
||||
|
||||
* 中继器
|
||||
* 功能
|
||||
* 对信号再生和还原，保持与原数据相同，以增加信号传输的距离，延长网络的长度
|
||||
* 两端
|
||||
* 端口仅作用于信号的电气部分，不管数据中有无错误数据或不适合于网段的数据
|
||||
* 两端可以连接相同媒体，也可以连接不同媒体
|
||||
* 中继器的网段一定要是同一协议（中继器不会存储转发，傻瓜式机器）
|
||||
* 5-4-3规则
|
||||
* 网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，因而中继器只能在规定的范围内进行，否则会网络故障
|
||||
* 以太网有5个网段，4个网络设备，3个段连接计算机
|
||||
* 
|
||||
* 集线器
|
||||
* 本质为一个多端口的中继器
|
||||
* 功能
|
||||
* 对信号进行再生放大转发，对衰减信号进行放大
|
||||
* 端口收到数据后，从除输入端口外的所有端口广播出去
|
||||
* 不具备信号的定向传送能力，是一个共享设备
|
||||
|
|
@ -0,0 +1,241 @@
|
|||
---
|
||||
title: "《计网》计算机网络体系结构"
|
||||
date: 2023-07-24T13:31:22+08:00
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 计算机网络概念
|
||||
|
||||
* 计算机网络
|
||||
* 一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息通信的系统
|
||||
* 简记：计算机网络时互连的、自治的计算机集合
|
||||
* 互连：互联互通
|
||||
* 自治：无主从关系，即相互联通但不能彼此控制
|
||||
|
||||
|
||||
## 计算机网络的功能
|
||||
|
||||
* 数据通信（最基本的功能）
|
||||
* 资源共享
|
||||
* 信息共享
|
||||
* 软件共享
|
||||
* 硬件共享
|
||||
* 分布式管理
|
||||
* 多台计算机各自承担同一工作的不同部分
|
||||
* 提高可靠性
|
||||
* 负载均衡
|
||||
|
||||
## 计算机网络的组成
|
||||
|
||||
* 组成部分区分
|
||||
* 计算机网络 = 硬件 + 软件 +协议
|
||||
* 硬件
|
||||
* 主机
|
||||
* 通信链路（双绞线，光纤）
|
||||
* 交换设备（路由器，交换机）
|
||||
* 通信处理机（网卡）
|
||||
* 软件
|
||||
* 网络操作系统
|
||||
* 邮件收发程序
|
||||
* FTP程序
|
||||
* 聊天程序
|
||||
* 功能区分
|
||||
* 计算机网络 = 通信子网 + 资源子网
|
||||
* 资源子网
|
||||
* 实现资源共享功能的设备和软件集合（计算机软件）
|
||||
* 通信子网
|
||||
* 各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成（网桥、交换机、路由器）
|
||||
* 工作方式区分
|
||||
* 计算机网络 = 边缘部分 + 核心部分
|
||||
* 边缘部分
|
||||
* 由所有连接在互联网上的主机组成
|
||||
* 用户直接使用的用于通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
|
||||
* 核心部分
|
||||
* 由大量网络和连接这些网络的路由器组成
|
||||
* 为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）
|
||||
|
||||
|
||||
## 计算机网络分类
|
||||
|
||||
* 分布范围分类
|
||||
* 广域网（WAN，Wide Area Network）
|
||||
* 交换技术
|
||||
* 区分广域网局域网，取决于采用的协议
|
||||
* 局域网（LAN，Local Area Network）
|
||||
* 广播技术
|
||||
* 局域网通过路由器接入广域网
|
||||
* 城域网（MAN,MetroPolitan Area Network）
|
||||
* 个人局域网（PAN,Personal Area Network）
|
||||
|
||||
* 交换技术分类
|
||||
* 电路交换
|
||||
* 优点：数据直接传送，时延小
|
||||
* 缺点：线路录用率低，不便于进行差错控制
|
||||
* 报文交换
|
||||
* 缺点：附加信息开销大
|
||||
* 优点：解决了电路交换的缺点
|
||||
* 分组交换（主流网络中使用）
|
||||
* 缺点：附加信息开销大
|
||||
* 优点：缓冲易于管理，更适合应用
|
||||
* 拓扑结构分类（通信子网的拓扑结构）
|
||||
* 总线型网络
|
||||
* 星型网络
|
||||
* 环形网络
|
||||
* 网状网络（广域网常用）
|
||||
* 使用者分类
|
||||
* 公用网（public network）
|
||||
* 专用网（private network）
|
||||
* 传输技术分类
|
||||
* 广播式网络
|
||||
* 点对点网络
|
||||
* 传输介质分类
|
||||
* 有线网络：双绞线网络，同轴电缆网络
|
||||
* 无线网络: 蓝牙，微波，无线电
|
||||
|
||||
### 其他知识点
|
||||
|
||||
* 1968年6月，最早的计算机网络时ARPAnet
|
||||
* 网络资源 = 硬件资源 + 软件资源 + 数据资源
|
||||
* 广播式网络可以不要网络层，可以不存在路由选择问题，但是需要服务访问点
|
||||
|
||||
## 计算机网络的性能指标
|
||||
|
||||
* 速率
|
||||
* 速率 = 数据率 = 数据传输率 = 比特率
|
||||
* 单位为b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s
|
||||
* 单位换算
|
||||
* 1kb/s = $10^3$b/s
|
||||
* 1Mb/s = $10^3$kb/s = $10^6$b/s
|
||||
* 1Gb/s = $10^3$Mb/s = $10^6$kb/s = $10^9$b/s
|
||||
* 1Tb/s = $10^3$Gb/s = $10^6$Mb/s = $10^9$kb/s = $10^{12}$b/s
|
||||
* 存储容量 1Byte（字节） = 8bit（比特）
|
||||
* 1KB = $2^{10}$B = 1024B = 1024*8b
|
||||
* 1MB = $2^{10}$KB = 1024KB
|
||||
* 1GB = $2^{10}$MB = 1024MB
|
||||
* 1TB = $2^{10}$GB = 1024GB
|
||||
* 带宽
|
||||
* 带宽 = 某个信号具有的频带宽度，单位Hz
|
||||
* 带宽 = 表示网络的通信线路传输数据的能力 = 单位时间内从网络中某信道所能通过的最高数据率。单位：bit/s
|
||||
* 速率和带宽都是速度单位，速率是实际的传输速率，带宽是理想状态下的最大传输速率
|
||||
* 吞吐量
|
||||
* 吞吐量 = 单位时间通过某个网络（信道、接口）的数据量。单位：b/s,kb/s
|
||||
* 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制
|
||||
* 时延
|
||||
* 时延/延迟 = 数据（报文/分组/比特流）从网络的一端传送到另一端所需的时间
|
||||
* 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
|
||||
* 发送/传输时延 = 从发送分组的第一个比特算起，到该分组最后一个比特发送完毕所需的时间 = 数据长度/信道带宽
|
||||
* 传播时延 = 电磁波在信道中传输一定距离而花费的时间，取决于电磁波的传播速率和链路的长度 = 链路长度/电磁波在信道上传播的速率
|
||||
* 排队时延 = 节点缓存队列中分组排队所经历的时间
|
||||
* 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
|
||||
* 时延带宽积
|
||||
* 时延带宽积 = 传播时延$\times$带宽
|
||||
* 时延带宽积表示的是容量
|
||||
* 往返时延RTT
|
||||
* 从发送方发送数据开始，到发送方收到接受方的确认（接收方收到数据后立即发生确认）共经历的时延
|
||||
* RTT = 往返传播时延 + 末端处理时间
|
||||
* 利用率
|
||||
* 信道利用率 = 有数据通过时间/（无+有）数据通过时间
|
||||
* 网络利用率 = 全网络的信道利用率加权平均值
|
||||
* 利用率不是越高越好，时延会随着利用率的增加而增加
|
||||
|
||||
|
||||
## 计算机网络体系的结构
|
||||
|
||||
* 网络体系的形成
|
||||
* 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作，这种协调是相当复杂的
|
||||
* 分层可以将庞大而复杂的问题转化为若干个较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理
|
||||
* 实体、协议、服务和服务访问点
|
||||
* 
|
||||
* 实体
|
||||
* 表示任何可以发送或接受信息的硬件或软件进程。同一层的实体称为对等实体
|
||||
* 协议
|
||||
* 为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
|
||||
* 协议是水平的，即控制对等实体之间通信的规则
|
||||
* 三要素
|
||||
* 语法
|
||||
* 规定传输数据的格式
|
||||
* 语义
|
||||
* 规定所要完成的功能
|
||||
* 同步
|
||||
* 规定各种操作的顺序
|
||||
* 接口
|
||||
* 同一个系统中相邻两层的实体进行交互的地方
|
||||
* 仅在相邻两层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
|
||||
* 服务
|
||||
* 下层为相邻上层提供功能调用
|
||||
* 服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的
|
||||
* 数据组成
|
||||
* SDU服务数据单元
|
||||
* 为完成用户所要求的功能而应传送到的数据
|
||||
* PCI协议控制信息
|
||||
* 控制协议操作的信息
|
||||
* PDU协议数据单元
|
||||
* 对等层次之间传送的数据单位
|
||||
* 每层PDU作为下一层的SDU，然后和PCI组成该层的PDU，再作为下下层的SDU,直到物理层
|
||||
|
||||
### 分层的基本原则
|
||||
|
||||
* 各层之间相对独立，每层只实现一种相对独立的功能
|
||||
* 每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少
|
||||
* 结构上可分割开，每层都采用最合适的技术来实现
|
||||
* 保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务
|
||||
* 促进标准化工作
|
||||
|
||||
### 各层功能
|
||||
|
||||
* 差错控制
|
||||
* 使相应层次对等方的通信更可靠
|
||||
* 流量控制
|
||||
* 发送端的发生速率必须使接收端来得及接收，不要太快
|
||||
* 拥塞控制
|
||||
* 拥塞状态 = 结点来不及接受分组而要丢弃大量分组的情况，网络层要采取一定措施缓解这种阻塞
|
||||
* 分段和重装
|
||||
* 发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端再进行分用
|
||||
* 连接建立和释放
|
||||
* 交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接
|
||||
|
||||
### 两个主机通信的过程
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
1. 主机A先将其数据交给本机的第7层（应用层）。第5层加上必要的控制信息H7就变成了下一层的数据单元
|
||||
2. 第6层（表示层）收到数据单元后，加上本层的控制信息H6就变成了下一层的控制信息，依次类推
|
||||
3. 到了第2层（数据链路层）后，控制信息被分为两个部分，分别加到本层数据单元的首部（H2）和尾部（T2）
|
||||
4. 到了第一层（物理层）由于是比特流的传送，所以不再加上控制信息。传送比特流时应从首部开始传送
|
||||
5. 当这一串比特流离开主机A经网络的物理媒体传送到路由器时，就从路由器的第1层依次上升到第3层
|
||||
6. 每一层都根据控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高的一层
|
||||
7. 当分组上升到了第3层时，就根据首部中的目的地址查找路由器中的转发表，找到转发分组接口
|
||||
8. 然后往下传送到第2层，加上新的首部和尾部后，再到最下面的第1层，然后再物理媒体上把每一个比特发送出去
|
||||
|
||||
|
||||
### 三种网络模型
|
||||
|
||||
* OSI七层模型
|
||||
* 
|
||||
* 表示层
|
||||
* 数据压缩、加密及数据描述，使得应用程序不必关系再各台主机中数据内部格式不同的问题
|
||||
* 会话层
|
||||
* 建立及管理会话
|
||||
* TCP/IP结构
|
||||
* 
|
||||
* 只有四层，相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层
|
||||
* TCP/IP体系结构不严格遵循OSI分层概念
|
||||
* 应用层可能会直接使用IP层或网络接口层
|
||||
* 五层协议结构
|
||||
* 
|
||||
* 应用层
|
||||
* 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，数据单位为报文
|
||||
* 运输层
|
||||
* 为进程提供通用数据传输服务。主要使用以下两种协议
|
||||
* TCP：传输控制协议。提供面向连接、可靠的传输服务。数据单位是报文段
|
||||
* UDP：用户数据报协议。提供无连接，尽最大努力的传输服务。数据单位是用户数据报
|
||||
* TCP只要提供完整性服务，UDP主要提供及时性服务
|
||||
* 网络层
|
||||
* 为主机提供数据传输服务。把传输层传递下来的报文段或用户数据报封装成分组
|
||||
* 重要协议是IP
|
||||
* 数据链路层
|
||||
* 为同一链路的主机提供数据传输服务。把网络层传下来的分组封装成帧
|
||||
* 物理层
|
||||
* 主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据
|
||||
* 三个网络模型的对比
|
||||
* 
|
||||
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 30 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 108 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 480 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 131 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 105 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 136 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 170 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 96 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 153 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 82 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 49 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 153 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 52 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 93 KiB |
Loading…
Reference in New Issue