计算机网络之简单概念

    xiaoxiao2024-11-05  69

    自己是看谢希仁老师的《计算机网络简明教程》第三版学习的,接下来的笔记主要都是他书上的知识。自己觉得重要需要记录或者有自己的理解,就记录下来。

    计算机网络的本质:

    计算机网络是由若干结点(node)和连接这鞋结点的链路(link)组成到的。结点可以是计算机(个人PC、服务器等,可以称为主机)、集线器、交换机或者路由器等。这样就形成了一个闭环的圈子。而且不同的主机都可以直接或者间接地互相联系。而后,只要每一台主机都有一个标识码作为区分,就可以相互访问。这是大概的流程。具体下来,还有很多壁垒或者细节上的讨论而已。 所以,关键有两个点:一是每两个主机都要有物理上的通路,二是每台主机都要有标识码(在Internet里,即是IP地址,但是局域网、内网之类,本质上就是需要一个标识码而已)。

    计算机网络的表示:

    计算机网络用一个云来表示一个网络,云里还可以包括云,所以不断包括的最后就是,形成了世界上最大的网络Internet(注意:internet是一个通用名词,任何一个网络都可以说是internet,但是Internet是专有名词,是指世界上互联的这个最大到的网络,即是互联网)。一朵云与外界连接,靠的是路由器。

    ISP 和 IXP:

    ISP,即 Internet Service Provider,互联网服务提供者。它们负责申请得到 IP 地址,并分派给下一级的 ISP,或者直接给用户,用户通过这个 IP 地址连入 Internet 。ISP 分为主干 ISP,地区 ISP,本地 ISP 。三大运营商即是主干 ISP 。 通过 ISP 通信的话,一台主机要去和另一台主机通信,必须将地址传递给上一级 ISP ,一直传递到最高级的 ISP。但是如果源主机和目的主机都在同一个地区 ISP 里,这样的路径就是浪费时间。所以,可以使用 IXP (Internet eXchange Point),互联网交换点。 IXP 可以允许两个网络直接相连并交换数据。 IXP 的结构非常复杂,一般是由一个或者多个网络交换机组成, ISP 再连接到这些网络交换机的相关端口上,常采用工作在数据链路层的网络交换机。

    互联网的组成:

    ——边缘部分,由所有连接在互联网上的主机组成,这是用户直接使用的(包括个人主机和服务器等等),这部分的功能是为整个网络提供数据来源。 ——核心部分,由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分的功能是为整个网络提供连接。 边缘部分,按照源 / 目的主机的不同,可以分为是:客户-服务器(C / S方式,即是client-server)方式,对等(P2P,peer-to -peer)方式。第一种方式,服务器不需要预先知道客户机的地址,而第二种就是又作为服务器,又作为客户机,所以都要预先知道对方的地址。 但是本质都是,要通过核心部分,将数据发给已知地址的对方。

    核心部分,起关键作用的是路由器(router)。它是实现分组交换的关键组件,其任务是转发收到的分组。但是分组是什么呢,接下来详讲。 在打电话时,是电话线都连到一个交换机这里,接线员物理搭线,使源-目的机构成通路。在通话的全部时间里,通话的双方都始终占有这条物理连接线路的资源。而互联网如果是这样的话,比如我登录微博就要固定地建立一条物理连线直到退出微博 app 的话,对微博服务器来说,可能是要无时无刻不承接着上百万的物理连线,可能不用等胡歌结婚,平时使用就被挤爆了。 而且计算机网络通信的话,源-目的机交换数据,只是很短暂的过程,在 baidu 查询一个百度经验,数据传送的时间只是我发送查询的这个字段给服务器,和服务器返回这个经验的内容而已,当我在浏览这条经验时,是不需要交换信息的,所以使用电话线固定连接的方式,对于网络来说不适合。

    存储转发的思路:

    现在使用的是,存储转发的技术。即是,我们需要发送内容,点击发送按钮时,才建立联系。将报文分成若干等份,并加上首部,构成分组,发给路由器,路由器先缓存分组,解析首部,查找转发表,根据目标机的 IP 地址,自己选择合适的接口,发给下一台路由器,层层推进,一直到目标机。(当然,存储转发并不都是分组交换,也可以是报文交换) 这里,有一些概念: 报文(message):要发送的整个数据; 分组(packet):又称 包,分为两部分。前部分是首部(header),后部分是将报文分成一个个等长的单位数据段,构成分组。 首部(header):又称 包头。这部分是一些控制信息,比如记载了源机、目标机的 IP 地址。 分组交换存在的问题,就是分组在路由器里先缓存,排队进行解析,造成延时。而且每个包的首部,也是额外的浪费,但是,一般其对网络的利用率还是远远的高。

    计算机网络的性能指标:

    ——速率,指数据的传送速率,或称数据率(data rate),比特率(bit rate)。单位是bit/s,看到这个单位,就知道怎么计算了吧。像平时说多少m宽带,就是说这个,但是这个往往指的是理论的额定速率 / 标称速率,并非实时速度。 ——带宽(bandwidth),在计算机里指的是单位时间里网络中某信道所能通过的“最高数据率”,所以这个参数是建立在上一个参数的基础上的。同样也还是 bit / s。 ——吞吐量(throughput):表示单位时间里,通过信道、接口等网络的实际数据量。 ——时延(delay 、latency):有发送时延、传播时延、处理时延、排队时延 ——利用率:分为信道利用率和网络利用率。前者指的是,有多长时间该信道被利用,网络利用率指的是,全网络的信道利用率的加权平均值。

    - 计算机网络分类(按照作用范围):

    ——广域网WAN(Wide Area Network):或称远程网,跨越城市和国家的规模了。 ——城域网MAN(Metropolitan Area Network):作用范围是5-50km ——局域网LAN(Local Area Network):往往对象是企业、学校。 ——个人局域网PAN(Personal Area Network):个人的多个设备无线连接形成闭环即是了(无线连接的有限距离毕竟是有限的,远程的数据交换还是要靠有线的光纤,本质上是网络内的用户到底物理分布多远,数量多大而已)。

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