计算机网络基础1-协议介绍
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计算机网络1-协议介绍
将各种计算机通过通信线路和网络设备相连，实现资源共享和信息互通。
一、协议
网络数据交换时的规则、标准和约定。由三部分组成：
语法：语法规则定义了信息交换的格式
语义：语义规则定义了发送者或接受者需要完成的操作
同步：事件实现顺序的详细说明
1.协议分层目的
将大而复杂的系统分成多个模块。使模块独立，便于模块的实现、管理、升级和维护，同时促进协议的标准化。
2.主流分层模型
OSI(Open System Interconnection)模型 ：国际标准模型，但未得到市场的认可。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)模型：非国际标准模型，但得到了市场的认可。
1.OSI模型
OSI 7层模型各层功能定义
应用层：离用户最近的一层，为应用程序提供数据传输服务，如HTTP、DNS协议。数据单位为 报文。
表示层：为应用层数据提供编码和转换功能。确保一个系统从应用层发送的数据可以被另一个系统的应用层识别。同时也可以进行加解密，压缩和解压缩。
会话层： 不同机器上的用户之间建立和管理会话。该层的通信由不同设备的应用程序之间的服务请求和响应组成。
传输层：为主机的进程提供数据传输服务，建立了主机端到端的连接，为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务，包括处理差错和流量控制等问题。TCP（数据单位报文段）、UDP（数据单位为用户数据）就在该层
网络层：为主机提供数据传输服务，通过IP寻址建立两个点之间的连接，把传输层传递的报文段或用户数据封装成分组，为分组选择合适的路由和交换节点，准确无误的按照地址将数据送给目的端的传输层，也称IP层。
数据链路层：物理寻址，将网络层的分组封装成帧。
物理层：最终信号传输通过物理层实现。在传输媒体上传输数据比特流。
2.TCP/IP模型
与ISO模型对比
TCP/IP主要协议
3.原理体系模型
将OSI模型与TCP/IP模型结合，采用五层模型
体系模型各层数据传输单位
数据在各层之间的传递
在向下传递的过程中，需要增加下层协议所需的首部或者尾部，在向上的传递的过程中需要不断的拆开首部和尾部。
OSI七层模型图解详解版
二、计算机网络性能术语
1.速率
比特，位(bit) 信息论中使用的信息量的单位，表示信息的最小单位。一个比特(bit)就是一个二进制数1或0，用b或bit表示。
字节 (Byte) 用B或Byte表示, 1B = 8b 或者1 Byte = 8 bit ，。
速率即数据率或者比特率 ，单位是b/s 、bit/s ，也写做bps (bit per seconds)。
平时家中的宽带都是100M的，这个100M全写就是 100Mbps( millions of bits per second、megabits per second)
1M(兆位) = 1，000，000 b(位)。
100 * 1，000，000 bit/s = 100 * 1，000，000 /(8 * 1024 * 1024) = 11.9 Mb/s。
因此我们平时使用的100M宽带最大下载速度就是11.9Mb/s。
注 :网上说1Mbps=0.125MB/s 是因为这个换算使用的是ISO/IEC80000 国际标准， 即1MB=1,000KB=1,000,000Bytes 因此得到这个值，但我们平时使用的计算机以2^10来计算的。
2.带宽
给定时间内所传输的比特数的额定值，代表设备的的数据交换能力。单位有b/s、B/s、Kb/s、Mb/s、Gb/s。
带宽指的是单位时间内发送的总比特数目，因此想要提高带宽需要增加单位时间内发送的总比特数，即减少每个比特占用的时间。
3.吞吐量
指单位时间内成功传输数据的数量。常用于对现实网络的测量，以知道有多少数据能通过网络传输成功。
吞度量取决于沿途各路径可用的宽带(带宽-干扰流量)。
注意吞吐量和带宽的区别，带宽是每秒传输的比特数的最大值，而吞吐量是实际链路上传输的比特数。这就像我们家里是100M宽带，最大速度是12.5Mb/s，但实际情况是经常比这个值小。
4.时延
指数据包的第一个比特进入路由器到最后一个比特从路由器输出的时间间隔，也就是从一个网络的一端传送到另一个网络的一端所需要的时间。包括了发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
发送时延和传播时延是我们主要考虑的。报文长度较大时，主要矛盾是发送时延；报文长度较小时，主要矛盾是传播时延。
- 发送时延
数据块从节点进入媒体需要的时间，即从发送第一个比特到最后一个比特需要的时间。 发送时延 = 数据块长度(bit) / 带宽 (bit/s)。 如 100M的文件在100Mbps通道下发送需要 100 * 8 * 2 ^20 / (100 * 1000000) = 8.4秒
- 传播时延
电磁波信号在信道中传播需要的时间，电磁波传播速度接近光速。 传播时延 = 节点间物理距离 / 传播速度(光速)。 如 1000KM/ 299792458(光速) = 3.3毫秒 。
- 处理时延
主机或路由器收到分组后处理需要的时间，如分析首部、从分组中提取数据、进行差错检验或查找适当的路由等… 整个过程微秒级甚至更少。
- 排队时延
分组在路由器的输入队列和输出队列中排队等待的时间，取决于网络当前的通信量。整个过程微秒到毫秒级。