计算机网络知识点及例题总结(一)计算机网络概述
知识点部分
1.网络的基本概念
计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物,是一种通信网络。
定义:计算机网络就是互连的、自治的计算机集合。
①自治-无主从关系
②互连-互联互通
2.网络的组成
由交换网络(交换节点:路由器或交换机;通信链路:光纤,铜缆,无线电,卫星等)互连主机(主机hosts=端系统end systems)。
3.网络协议
定义:网络协议(network protocol)是为进行网络中的数据交换而建立的规则。
内容:协议规定了通信实体之间所交换消息的格式、 意义以及针对收到信息或发生的事件所应采取的动作、顺序。
三要素:语义(通信双方应当做什么;需要发出何种信息以及做出何种回应,差错控制),语法(数据与控制信息格式或结构,信号电平)和时序(事件发生顺序,速度匹配)。语义规定了通信,语法表示具体实现方式,时序表示通信。
4.Internet结构
全球最大的互联网络,由ISP(Internet Service Provider互连而成的“网络之网络”。
Internet协议标准:RFC。
多层次的ISP(互联网服务提供商)将全球的边缘网络组织起来;顶层ISP不唯一;各个ISP通过ixp internet exchange point作为交换节点,以对等链路(peering link)图中为红线相连接;除了各个主机,还有regional net区域网络也是接入者之一;除了ISP提供主机交互外,内容提供商网络(content provider networks,如: Google,Microsoft等) 可能运行其自己的网络,并就近为端用户提供服务、内容。
5.交换技术
数据交换类型:电路交换(直接在两点之间建立物理线路来完成交换),报文交换和分组交换。
①电路交换:建立连接-通信-释放连接;独占资源。电话网络。如何共享链路?多路复用。
典型多路复用方法:
- 频分多路复用( frequency division multiplexing - FDM )
- 时分多路复用( time division multiplexing - TDM )
- 波分多路复用(Wavelength division multiplexing - WDM)
- 码分多路复用( Code division multiplexing - CDM)
②报文交换:指把信息打包,一次性发送。打包的信息叫做报文
③分组交换:详见7.
6.接入网络
将网络边缘接入核心网的中介网络。
接入网络方式:住宅(家庭)接入网络;机构接入网络 (学校,企业等);移动接入网络。
接入网络类型:
①数字用户线路DSL:利用已有的电话线连接中心局的DSLAM;非对称接入网络,上行速度慢于下行;FDM。
②电缆网络:FDM,非对称。HFC(混合光纤同轴电缆)常用
③无线接入网络:通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器。无线局域网(LAN),广域无线接入。
网络核心:①定义:互联的路由器或交换机构成的网络。②关键功能:路由(routing,确定分组从源到目的的传输路径)+转发(forwarding,确定路径后的发送动作)。③解决问题:数据交换(从源通过网络核心到目的主机)
7.分组交换网络及其性能
报文交换的改进版,报文拆成较小的数据包,分开传送,再重新组装。并行发送。
和报文交换区别:
①需要拆分重组
②数据包要额外包头
③可并行传送
计算题:
报文长度: M bits
链路带宽: R bps
分组长度(大小): L bits
跳步数: h
路由器数: n=h-1
传输延迟(时延):delay=L/R
分组交换:T=M/R+(h-1)L/R=M/R+nL/R
报文交换:T=hM/R
8.OSI参考模型
支持异构网络系统的互联互通,7层。
自顶向下分别为:7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层(如下图所示)
协议控制层次之间数据的逻辑传输,使用虚线表示;实际信息传输是通过传输介质实现的,传输使用实线表示。
中间系统只需要网络层,数据链路层和物理层。
OSI参考模型数据封装与通信过程:发送方各层次依据协议附加头部信息,逐层向下递增;接收方个层次按协议拆解、解析头部,逐层向上递减;物理层不会再对数据加工。
数据封装:增加控制信息(构造协议数据单元PDU);控制信息包括地址(标识发送端/接收端),差错检测编码和协议控制。
9.TCP/IP参考模型
4层。自顶向下分别是:4应用层3运输层2网络层1网络接口层
IP可用于任何网络接口层,这也是TCP/IP得以快速发展的原因。
综合OSI和TCP/IP的优点产生5层参考模型:5应用层(支持各种网络应用:FTP、SMTP、HTTP)4传输层(进程-进程的数据传输:TCP,UDP)3网络层(源主机到目的主机的数据分组路由与转发:IP协议,路由协议)2数据链路层(相邻网络元素的数据分组路由与转发)1物理层(比特传输)
10.网络速率,带宽,吞吐率
①网络速率:速率即数据率(data rate)或称数据传输速率或比特率(bit rate),单位时间(秒)传输信息(比特)量。
单位: b/s(或bps)、kb/s、Mb/s、Gb/s;k=103、M=106、G=10^9
②带宽:通常是数字信道所能传送的“最高数据率”,单位:b/s (bps)
四种延迟:dproc:结点处理延迟;dqueue:排队延迟;
dtrans传输延迟:L(分组长度)/R(链路带宽)
dprop传播延迟(时延):d(物理链路长度)/s(信号传播速度)
时延带宽积=传播时延x带宽= dprop x R(bits)
分组丢失(丢包率):丢包率=丢包数/已发分组总数
③吞吐量/率:表示在发送端与接收端之间传送数据速率 (b/s),吞吐量是发送端与接收端链路上各段链路的带宽最小值(min(Rc,Rs,R/n),其中n表示共n条连接共享)。