计算机网络事通信技术与计算机技术紧密结合的产物
一。通信技术模型：
信源-->发送设备-->信道-->接收设备-->信宿
计算机网络就是互联的，自治的计算机集合。
Internet
Internet是全球最大的互联网，是数以百万计的互联计算设备集合。
为网络应用提供通信服务的通信基础设施。为网络应用提供应用编程接口（API）。
二。网络协议
网络协议（network protocol），是为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定。
协议三要素：语法（Syntax），语义（Semantics），时序（Timing）
三。计算机网络结构
网络边缘：主机，网络应用
接入网络，物理介质：有线或无线通信链路
网络核心：互联网的路由器（或分组转发设备）
四。应用模型
客户/服务器（client/server）应用模型：
- 客户发送请求，接收服务器响应。
- 比如：Web应用，文件传输FTP应用
对等（peer-peer，P2P）应用模型；
- 无（或不仅依赖）专用服务器
- 通信在对等实体之间进行
- 比如：Gnutella，BT，Skype，QQ
五。多路复用
概念：
- 链路/网络资源（如带宽）划分为“资源片”
- 将资源片分配给各路呼叫（calls）
- 每路呼叫独占分配到的资源片进行通信
- 资源片可能闲置（idle）（无共享）
典型的多路复用方法：
- 频分多路复用(frequency division multiplexing-FDM)：各用户占用不同的带宽（频率带宽）进行通信，分配完成之后用户始终占用这个频段。
- 时分多路复用(time division multiplexing-TDM)：将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每个用户在每个TDM帧中占用固序号的时隙，每用户所占的时隙是周期性出现。
- 波分多路复用(Wavelength division multiplexing-WDM)：又称为光的频分多路复用
- 码分多路复用(Code division multiplexing-CDM)：广泛用于无线链路共享（如蜂窝网，卫星通信等），每个用户分配唯一一个的m bit码片序列（chipping sequence），其中“0”用“-1”表示，“1”用“+1”表示。各用户使用相同频率载波，利用各自码片序列编码数据。编码型号=（原始数据）*（码片序列）。
六。传输延迟
分组传输延迟公式：
分组传输延迟（时延）（delay）=L（bits）/R（bits/sec）
L：分组长度 R：传输速率
分组交换的报文交付时间：
- 报文：M bits
- 链路带宽（数据传输速率）：R bps
- 分组长度（大小）：L bits
- 跳步数：h
- 路由器数：n
T=M/R+(h-1)L/R 或 T=M/R+n*L/R
七。计算机网络性能
1.速率：
速率即数据率（data rate）或称数据传输速率或者比特率（bit rate）
- 单位时间（秒）传输信息（比特）量。
- 计算机网络中最重要的一个性能指标。
- 单位：b/s （或bps） 、kb/s 、Gb/s 。
- k=10^3，M=10^6，G=10^9。
速率往往指的是额定速率或者标称速率。
2.带宽：
带宽（bandwidth）原本指信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）
网络的带宽通常是数字信道所能传送的最好数据率，单位：b/s（bps）
常用的带宽单位：
- kb/s（10^3b/s）
- Mb/s（10^6b/s）
- Gb/s（10^9b/s）
- Tb/s（10^12b/s）
3.四种分组延迟
1.节点处理延迟（nodal processing delay）
- 差错检测
- 确定输出链路
2.排队延迟（queueing delay）
- 等待输出链路可用
- 取决于路由器的拥塞程度
3.传输延迟（transmission delay）
- L：分组长度（bits）
- R：链路宽度（bps）
- d=L/R
4.传播延迟（propagation delay）
d：物理链路长度
s：信号传播速度（~2*10^8m/sec）
4.时延带宽积
- 时延带宽积=传播时延*带宽
- 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
5.丢包
- 队列缓存容量有限
- 分组达到已满队列将被丢弃（即丢包）
- 丢弃分组可能由前序节点或源重发（也可能不重发）
- 丢包率=丢包数/已发分组总数
6.吞吐量/率（Throughput）
吞吐量：表示在发送端与接收端只建传送数据速率（b/s）
- 即时吞吐量：给定时刻的速率
- 平均吞吐量：一段时间的平均速率
八。计算机网络体系结构
1.概述：
- 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
- 计算机网络体系结构简称网络体系结构（network architecture）是分层结构
- 每层遵循某个/些网路i协议完成本层功能
- 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
- 体系结构是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义
- 体系结构是抽象的
2.好处：
- 结构清晰，有利于识别复杂系统的部件及其关系
- 模块化的分层易于系统更新与维护，任何一层服务实现的改变对于系统其他层都是透明的
- 有利于标准化
3.实现：
- 实体（entity）表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
- 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，协议是“水平的”。
- 任一层实体需要使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务，服务是垂直的。
- 下层协议的实现对上层用户是透明的
- 同系统的相邻层实体间通过接口进行交互，通过服务访问点SAP（Service Access Point），交换原语，指定请求的特定服务。
4.OSI参考模型：
- 开放系统互连（OSI）参考模型是由国际标准化组织（ISO）于1984年提出的分层网路体系结构模型
- 目的是支持异构网络系统的互联互通
- 异构网络系统互连的国际标准
- 理解网络通信的最佳学习工具（理论模型）
7层（功能），每层完成特定的网络功能
7.应用层（Application）
6.表示层（Presentation）
5.会话层（Session）
4.传输层（Transport）
3.网络层（Network）
2.数据链路层（Date link）
1.物理层（Physical）
物理层：
- 定义和规范接口特性：机械特性、电气特性、更能特性、规程特性。
- 定义比特编码，比特率，比特同步（时钟同步）
- 定义传输模式：单工（Simplex），半双工（half-duplex），全双工（full-duplex）
数据链路层：
- 负责结点-结点（node-to-node）数据传输。
- 组帧（Framing）。
- 物理寻址（Physical addressing）,在帧头中增加发送端和接收端的物理地址标识数据。
- 流量控制（Flow control），避免淹没接收端。
- 差错控制（Error control），检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧。
- 访问（接入）控制（Access control），在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）控制使用权。
网络层：
- 负责源主机到目的主机数据分组（packet）交付。
- 逻辑寻址（Logical addressing）,全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送达目的主机，如IP地址。
- 路由：路由器（或网关）互联网络，并路由分组至最终目的主机，做出路径选择。
- 分组转发。
传输层：
- 负责源-目的（端-端）（进程间）完整报文传输。
- 分段于重组
- SAP寻址，确保将完整的报文提交给正确进程，如端口号
- 连接控制。
- 流量控制。
- 差错控制。
会话层：
- 对话控制（dialog controlling），建立与维护。
- 同步（synchronization）在数据流中插入同步点。
表示层：
- 处理两个系统间交换信息的语法与语义（syntax and semantics）问题。
- 数据表示转化，转化为主机独立的编码。
- 加密，解密。
- 压缩，解压缩。
应用层：
- 支持用户通过用户代理（如浏览器）或网络接口使用网络（服务）。
- 典型的应用层服务包括：文件传输（FTP），电子邮件（SMTP），Web（HTTP）。
5.TCP/IP参考模型：
应用层：
- HTTP
- SMTP
- DNS
- RTP
运输层：
- TCP
- UDP
网际层：
- IP
网络接口层
6.五层参考模型：
应用层：
- 支持各种网络应用，FTP，SMTP，HTTP。
传输层：
- 进程-进程的数据传输，TCP，UDP。
网络层：
- 源主机到目的主机的数据分组路由与转发，IP，路由协议等。
链路层：
- 相邻网络元素（主机，交换机，路由器等）的数据传输。以太网（Ethernet），802.11（WiFi），PPP。
物理层：
- 比特传输。
7.控制信息：
作用：
- 增加控制信息，构造协议数据单元（PDU）
内容：
- 地址（Address）：标识发送端/接收端。
- 差错检测编码（Error-detecting code）：用于差错检测或纠正
- 协议控制（Protocol control）：实现协议功能的附加信息，如：优先级（priority）、服务质量（QoS）、和安全控制等。
