計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述
現(xiàn)今,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在,本文首先介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、組成及功能,然后介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,最后介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史,使我們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有更加深刻的了解。下面是學(xué)習(xí)啦小編跟大家分享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述 ，歡迎大家來(lái)閱讀學(xué)習(xí)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述
目錄
因特網(wǎng)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)
網(wǎng)絡(luò)中通信
三種交換方式
網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議模型
因特網(wǎng)
組成:
邊緣部分
由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成
供用戶直接使用，用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換(傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻)和資源共享
核心部分
功能:
向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一個(gè)主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信(即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)).
關(guān)鍵組成部分:
路由器(router),路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件,任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組,這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能
由ISP (Internet Service Provider)因特網(wǎng)服務(wù)提供者提供
三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):
主干網(wǎng)
地區(qū)網(wǎng)
校園網(wǎng)/企業(yè)網(wǎng)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的最重要的功能:
連通性: 使上網(wǎng)用戶之間可以交換信息
共享: 即資源共享(信息共享 軟件共享 硬件共享)
網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu):
結(jié)構(gòu):
特點(diǎn):
容錯(cuò)能力
可擴(kuò)展性
安全
網(wǎng)絡(luò)中采取的安全措施包括:
防止未經(jīng)授權(quán)地披露或竊取信息
防止未經(jīng)授權(quán)地修改信息
防止拒絕服務(wù)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的方法包括
確保機(jī)密性:
用戶認(rèn)證
數(shù)據(jù)加密
維護(hù)通信完整性:
數(shù)字簽名
確?？捎眯?
防火墻
冗余網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)
防止單點(diǎn)失效的硬件
網(wǎng)絡(luò)劃分:
按范圍劃分:
廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)
局域網(wǎng) LAN (Local Area Network)
城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)
個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network)
按使用者劃分:
公用網(wǎng) (public network)
專用網(wǎng) (private network)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)
速率(rate)
定義 連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率,單位是比特bit)
帶寬(bandwidth)
作用 網(wǎng)絡(luò)的同學(xué)線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力
定義 本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度,單位是赫(或千赫,兆赫,吉赫等),現(xiàn)在是指數(shù)字信道所能傳送的"最高數(shù)據(jù)率",單位是"比特每秒"或 b/s (bit/s)
吞吐量(throughput)
定義 表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或信道,接口)的數(shù)據(jù)量
注意 吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制
時(shí)延(delay)
分類:
傳輸時(shí)延(發(fā)送時(shí)延)
發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳輸媒體所需要的時(shí)間也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起,到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間
傳播時(shí)延
電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間
處理時(shí)延
交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間
排隊(duì)時(shí)延
定義:
結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延
決定因素:
排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量
分類:
輸入隊(duì)列中排隊(duì)等待處理
輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理
總時(shí)延:
總時(shí)延= 發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+處理時(shí)延
注意:
對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路,我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率.提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延
圖解:
時(shí)延帶寬積
時(shí)延帶寬積 = 帶寬 × 傳播時(shí)延
往返時(shí)間RTT(round-Trip Time)
從發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始到接收到對(duì)方的確認(rèn)的時(shí)間值
利用率
信道利用率 某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的(有數(shù)據(jù)通過(guò),完全空閑的信道的利用率是零,信道利用率并非越高越好)
網(wǎng)絡(luò)利用率 則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值
網(wǎng)絡(luò)中通信
網(wǎng)絡(luò)中兩種通信方式:
客戶/服務(wù)器方式_C/S (Client/Server方式)
定義:
描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系
客戶端:
通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信(主動(dòng))
不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)(簡(jiǎn)單)
客戶端程序的地址為可變的(IP不固定)
服務(wù)器端:
被動(dòng)地等待通信請(qǐng)求可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求(被動(dòng))
需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持.(復(fù)雜)
服務(wù)器端程序的地址為固定的(IP固定)
對(duì)等方式P2P(Peer-to-Peer方式)
連接方式:
兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行對(duì)等連接軟件(P2P 軟件),它們就可以進(jìn)行平等的,對(duì)等連接通信
特點(diǎn):
通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方,雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤(pán)中的共享文檔
瀏覽器/服務(wù)器_B/S(Browser/Server方式)
說(shuō)明:
它是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C/S模式應(yīng)用的擴(kuò)展.在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過(guò)IE瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)的
客戶端(也具備C/S客戶端的三個(gè)特點(diǎn)): 瀏覽器(一般無(wú)須任何用戶程序)
服務(wù)器端(也具備C/S客戶端的三個(gè)特點(diǎn)): Web服務(wù)器
優(yōu)點(diǎn):
具有分布性特點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。
業(yè)務(wù)擴(kuò)展簡(jiǎn)單方便，通過(guò)增加網(wǎng)頁(yè)即可增加服務(wù)器功能。
維護(hù)簡(jiǎn)單方便，只需要改變網(wǎng)頁(yè)，即可實(shí)現(xiàn)所有用戶的同步更新。
開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，共享性強(qiáng)
缺點(diǎn):
個(gè)性化特點(diǎn)明顯降低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有個(gè)性化的功能要求。
操作是以鼠標(biāo)為最基本的操作方式，無(wú)法滿足快速操作的要求。
頁(yè)面動(dòng)態(tài)刷新，響應(yīng)速度明顯降低。
無(wú)法實(shí)現(xiàn)分頁(yè)顯示，給數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)造成較大的壓力。
功能弱化，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的特殊功能要求。
影響網(wǎng)絡(luò)通信的成功與否的內(nèi)部因素包括:
消息的大小
消息的復(fù)雜程度
消息的重要程度
通信要素:
三個(gè)共同的要素:
消息來(lái)源
通道
消息的目的地址
傳達(dá)消息方法:
分段 – 將通信劃分為多個(gè)片段.
多路復(fù)用 – 交替發(fā)送經(jīng)過(guò)介質(zhì)的片段
網(wǎng)絡(luò)組成及連接:
三種交換方式
電路交換
特點(diǎn):
面向連接的
傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低(由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性,這導(dǎo)致通信線路的利用率很低)
電路交換的三個(gè)階段:
建立連接
通信
釋放連接
電路交換的"交換"含義:
轉(zhuǎn)接(把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線,使它們連通起來(lái))
報(bào)文交換
報(bào)文特點(diǎn):
發(fā)送端 把數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成報(bào)文.發(fā)送出去
接收端 收到報(bào)文后剝?nèi)ナ撞咳〉脠?bào)文
報(bào)文首部:
報(bào)文的首部都含有地址等控制信息
分報(bào)文換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的報(bào)文首部中地址信息,把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī).直到達(dá)最終目的地
路由器處理報(bào)文的過(guò)程:
把收到的報(bào)文先放入緩存(暫時(shí)存儲(chǔ))
查找轉(zhuǎn)發(fā)表,找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)
把報(bào)文送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去 分組交換
分組特點(diǎn):
發(fā)送端 把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的,固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段.每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組.以"分組"作為數(shù)據(jù)傳輸單元.依次把各分組發(fā)送到接收端
接收端 收到分組后剝?nèi)ナ撞?最后還原成原來(lái)的報(bào)文
分組首部:
每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息
分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息,把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī).直到達(dá)最終目的地
路由器處理分組的過(guò)程:
把收到的分組先放入緩存(暫時(shí)存儲(chǔ))
查找轉(zhuǎn)發(fā)表,找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)
把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去
因特網(wǎng)核心部分采用分組交換的優(yōu)點(diǎn):
高效 動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬,對(duì)通信鏈路是逐段占用
靈活 以分組為傳送單位和查找路由
迅速 不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組
可靠 保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
分組交換帶來(lái)的問(wèn)題:
分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì),這就會(huì)造成一定的時(shí)延
分組必須攜帶的首部(里面有必不可少的控制信息)也造成了一定的開(kāi)銷(xiāo) 三種轉(zhuǎn)發(fā)的比較
網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議模型
根據(jù) TCP/IP協(xié)議簇的協(xié)議來(lái)命名 PDU:
應(yīng)用層 數(shù)據(jù) 一般術(shù)語(yǔ) 泛指應(yīng)用層使用的 PDU
傳輸層 數(shù)據(jù)段 傳輸層 PDU
網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)包 網(wǎng)絡(luò)層 PDU
鏈路層 幀 網(wǎng)絡(luò)接入層 PDU
物理層 比特(位) 通過(guò)介質(zhì)實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的 PDU
OSI 七成協(xié)議模型
應(yīng)用層 例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
表示層 例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
會(huì)話層 例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
傳輸層 例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
網(wǎng)絡(luò)層 例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、X.25
數(shù)據(jù)鏈路層 例如以太網(wǎng)、令牌環(huán)、HDLC、幀中繼、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
物理層 例如線路、無(wú)線電、光纖
分層的好處:
各層之間是獨(dú)立的
靈活性好
結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)
易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)
能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作
相關(guān)概念:
實(shí)體(entity) 任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程
協(xié)議 控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合( 協(xié)議是"水平的",是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則.下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的 )
服務(wù)服務(wù)是"垂直的",是由下層向上層或上層向下層通過(guò)層間接口提供的
協(xié)議模型:
#
包裝數(shù)據(jù)包的過(guò)程
TCP 傳給 IP 的數(shù)據(jù)單元稱作 TCP 報(bào)文段或簡(jiǎn)稱為 TCP段(TCP segment) ，傳給網(wǎng)絡(luò)接口層的數(shù)據(jù)單元稱作 IP 數(shù)據(jù)報(bào)(IP datagram).通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)谋忍亓鞣Q作幀(Frame)
分用即解包的過(guò)程
不同層直接協(xié)議關(guān)系
不同的BSD版及其重要的TCP-IP特性