前言
2023-3-26 17:07:26
以下内容源自《【计算机网络】》
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计算机网络
计算机网络（第8版） 谢希仁 编著
第一章 计算机网络概述
1.1 计算机网络在信息时代中的作用
1.2互联网概述
1.2.1 网络的网络
计算机网络〈简称为网络）由若干结点(node) R和连接这些结点的链路(link)组成。
1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段
请读者注意以下两个意思相差很大的名词internet和 Internet [RFC 1208]:
以小写字母i开始的 internet(互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以任意选择，不一定非要使用TCP/IP协议。
以大写字母Ⅰ开始的 Internet(互联网，或因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则,且其前身是美国的ARPANET。
可见，任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议)，并能够相互通信，这样构成的是一个互连网(internet),而不是互联网(Internet)
1.2.3互联网的标准化工作
1.3互联网的组成
边缘简单，核心智能
1.3.1互联网的边缘部分
在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式）和对等方式（P2P方式)。下面分别对这两种方式进行介绍。
1.客户-服务器方式
2.对等连接方式
1.3.2互联网的核心部分
电路交换和分组交换
1.4计算机网络在我国的发展
1.5计算机网络的类别
1.5.1 计算机网络的定义
1.5.2几种不同类别的计算机网络
1.6计算机网络的性能
1.6.1计算机网络的性能指标
2.带宽
“带宽”(bandwidth)有以下两种不同的意义:
(1)带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。例如，在传统的通信线路上传送的电话信号的标准带宽是3.1kHz（从 300 Hz到 3.4 kHz，即话音的主要成分的频率范围)。这种意义的带宽的单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。在过去很长的一段时间，通信的主干线路传送的是模拟信号(即连续变化的信号)。因此，表示某信道允许通过的信号频带范围就称为该信道的带宽(或通频带)。
(2)在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。在本书中提到“带宽”时，主要是指这个意思。这种意义的带宽的单位就是数据率的单位bit/s，是“比特每秒”。
在“带宽”的上述两种表述中，前者为频域称谓，而后者为时域称谓，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高。
4.时延
时延(delay或 latency)是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。时延是个很重要的性能指标，它有时也称为延迟或迟延。
需要注意的是，网络中的时延是由以下几个不同的部分组成的:
(1)发送时延：发送时延(transmission delay)是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。因此发送时延也叫做传输时延（我们尽量不采用传输时延这个名词，因为它很容易和下面要讲到的传播时延弄混)。发送时延的计算公式是:
发送时延=数据帧长度(bit)/分送速率(bit/s)(1-1)
由此可见，对于一定的网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长（单位是比特）成正比,与发送速率成反比。
(2）传播时延：传播时延(propagation delay)是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。传播时延的计算公式是:
传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s) (1-2)
电磁波在自由空间的传播速率是光速，即 3.0 x 10° km/s。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间要略低一些:在铜线电缆中的传播速率约为2.3 x10’ km’s，在光纤中的传播速率约为2.0×10 kns。例如, [1000 km,长的谜纤线路产生的传播时延大约为5 ms。
以上两种时延有本质上的不向。但只要理解这两种时廷发生的地方就不会把它们弄混。发送时延发生在机器内部的发送器中（一般就是发生在网络适配器中，见第3章3.3.1节)，与传输信道的长度（或信号传送的距离）没有任何关系。但传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远，传播时延就越大。可以用一个简单的比喻来说明。假定有10辆车按顺序从公路收费站入口出发到相距50公里的目的地。再假定每一辆车过收费站要花费6秒钟，而车速是每小时100公里。现在可以算出这10辆车从收费站到目的地总共要花费的时间:发车时间共需60秒(相当于网络中的发送时延)，在公路上的行车时间需要30分钟（相当于网络中的传播时延)。因此从第一辆车到收费站开始计算，到最后一辆车到达目的地为止，总共花费的时间是二者之和，即31分钟。
下面还有两种时延也需要考虑，但比较容易理解。
(3)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、进行差错检验或查找适当的路由等，这就产生了处理时延。
(4)排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后
要先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。这就产生了排队时延。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。
这样,数据在网络中经历的总时延就是以上四种时延之和:
总时延=发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延 (1-3)
一般说来，小时延的网络要优于大时延的网络。在某些情况下，一个低速率、小时延的网络很可能要优于一个高速率但大时延的网络。
图1-14画出了这几种时延所产生的地方，希望读者能够更好地分清这几种时延。
必须指出，在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析。下面举个例子。
略
5.时延带宽积
把以上讨论的网络性能的两个度量——传播时延和带宽——相乘，就得到另一个很有用的度量:传播时延带宽积,即
时延带宽积=传播时延×带宽 (1-4)
我们可以用图1-15的示意图来表示时延带宽积。这是一个代表链路的圆柱形管道，管道的长度是链路的传播时延（请注意，现在以时间作为单位来表示链路长度)，而管道的截面积是链路的带宽。因此时延带宽积就表示这个管道的体积，表示这样的链路可容纳多少个比特。例如，设某段链路的传播时延为20 ms，带宽为10 Mbit/s。算出
时延带宽积=20×103×10×10=2×105bit
这就表明，若发送端连续发送数据;则在发送端第一个比特即将达到终点时，发送端就已经发送了20万个比特，而这20方个比特都正在链路上向前移动。因此，链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
1.6.2计算机网络的非性能特征
1.7计算机网络体系结构
1.7.1计算机网络体系结构的形成
“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
1.7.2协议与划分层次
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。这里所说的同步不是狭义的(即同频或同频同相）而是广义的，即在一定的条件下应当发生什么事件（例如，应当发送一个应答信息)，因而同步含有时序的意思。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议(network protocol)。网络协议也可简称为协议。更进一步讲，网络协议主要由以下三个要素组成:
(1)语法，即数据与控制信息的结构或格式;
(2)语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应;
(3)同步，即事件实现顺序的详细说明。
1.7.3具有五层协议的体系结构
各层及其任务以及各层的协议数据单元PDU
应用层 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 报文
运输层 负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务 TCP 报文段、UDP 用户数据报
网络层 为分组交换网上的不同主机提供通信服务 IP数据报
数据链路层 封装成帧、透明传输和差错检测 帧
物理层 透明的传输比特流 比特
1.7.4实体、协议、服务和服务访问点
下层给上层提供服务
用户是最上层的，机器是最底层
例1-1
