第一章计算机网络体系结构(待更新)¶

第一章计算机网络体系结构¶

1.1 计算机网络概念¶

计算机网络：由若干结点和连接这些结点的链路组成。
结点：可以是主机、通信设备（集线器、交换机、路由器等）
互连网（internet）：由互联网互连的范围更广的计算机网络。

请读者注意以下两个意思相差很大的名词:internet和Internet。

internet(互连网)是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。在这些网络之间可以使用任意的通信协议作为通信规则，不一定非要使用TCP/IP 协议。
Internet(互联网或因特网)则是一个专用名词，指当前全球最大的、开放的、由众多网络和路由器互连而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP 协议族作为通信规则。

计算机网络的功能：数据通信、资源共享、分布式处理、提高可靠性、复杂均衡

1.2 三种交换方式¶

电路交换
报文交换
分组交换

	电路交换	报文交换	分组交换
特点	独占通信路径，分为建立连接、数据传输、连接释放三步。	采用存储转发技术，整个报文先传送到相邻的结点，全部存储后查找转发表转发到下一个结点，如此重复，直至到达目的结点。	采用存储转发技术，把较长的报文划分成若干较小的数据段，解决了报文交换中报文过长的问题
优点	①通信时延小②有序传输③没有冲突④实时性强⑤控制简单	①无需建立连接②动态分配线路③可靠性高④线路利用率高	①无需建立连接②线路利用率高③流水线方式加速传输④减少出错概率
缺点	①建立连接时间长②线路利用率低③灵活性差④无法差错控制	①转发时延高②缓存开销大③出错重传开销大	①转发时延较高②分组增多，头部开销更大
备注	传统电话网，适用于传输数据量很大且传送时间远大于呼叫时间		分组交换分为数据报服务和虚电路服务。①数据报服务可能出现失序、丢失或重复分组的情况，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作。②虚电路服务则没有失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。

- 数据报
- 虚电路

【2010统考真题】在下图所示的采用“存储-转发”方式的分组交换网络中，所有链路的数据传输速率为 100Mb/s，分组大小为 1000B，其中分组头大小为 20B。若主机 H1向主机 H2 发送一个大小为 980000B 的文件，则在不考虑分组拆装时间和传播延迟的情况下，从H1发送开始到 H2接收完为止，需要的时间至少是()。

A.80ms
B.80.08ms
C.80.16ms
D.80.24ms

【2013 统考真题】主机甲通过一个路由器(存储转发方式)与主机乙互连，两段链路的数据传输速率均为 10Mb/s，主机甲分别采用报文交换和分组大小为 10kb 的分组交换向主机乙发送一个大小为 8Mb(1M=10⁶)的报文。若忽略链路传播延迟、分组头开销和分组拆装时间，则两种交换方式完成该报文传输所需的总时间分别为()。
A.800ms、1600ms
B.801ms、1600ms

C.1600ms、800ms

D.1600ms、801ms

答案：C D

1.3 性能指标¶

速率：也叫数据传输速率、比特率。连接到网络上的结点往信道传送数据的速率。单位b/s（bps）、kb/s，速率中的k都是1000，表示数据量大小是1024.
带宽：有两个表示意义。①原指信号具有的频带宽度，即最大通信频率-最小通信频率，单位Hz。②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，单位为b/s。
吞吐量：指单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量。
时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
- 发送时延：也称传输时延。发送时延=分组长度/发送速率。
- 传播时延：一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间。传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
- 处理时延：数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要处理所花的时间。例如，分析分组的首部、从分组中提取数据、差错检验或查找合适的路由等。
- 排队时延：分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。路由器确定转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。
时延带宽积：指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已发出了多少比特，又称以比特为单位的链路长度，即时延带宽积=传播时延x信道带宽。
往返时延（RTT）：指从发送端发出一个短分组，到发送端收到来自接收端的确认(接收端收到数据后立即发送确认)总共经历的时延。
信道利用率：指某个信道有百分之多少的时间是有数据通过的。信道利用率=有数据通过时间/(有+无)数据通过时间

1.4 计算机网络体系结构¶

OSI七层模型
TCP/IP模型