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计算机网络概述

计算机网络的定义


计算机网络是一些互相连接的自治(一个计算机网络连接多台计算机,但各自独立工作)的计算机的集合。其功能主要体现在连通性、资源共享

计算机网络与分布式系统


分布式系统是建立在网络之上的软件系统。在分布式系统中,一组独立的计算机协同完成一个工作,展现给用户的是一个统一的整体,就像一个系统一样。而计算机网络则没有这种统一性。

计算机网络的分类


计算机网络的分类有:

按作用范围(或覆盖范围)分类

广域网(Wide Area Network)

通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个地区、城市和国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。

局域网(Local Area Network)

由两个以上相连的计算机组成,LAN是包含在较小地理区域内的网络,其覆盖的范围通常位于同一建筑物或同一单位内

城域网(Metropolitan Area Network)

覆盖的范围通常是一个城市,属于宽带局域网常采用局域网技术建立。由于采用具有有源交换元件的局域网技术,网中传输时延较小,它的传输媒介主要采用光缆,传输速率在100兆比特/秒以上。

个人区域网(Personal Area Network)

指个人范围的计算设备组成的通信网络,可实现各种计算设备互连、互相交换数据的网络。通常采用无线技术,像是蓝牙或红外,因此又称为Wireless Personal Area Network,简称WPAN。其覆盖的范围较短,大约在10m左右。

按网络使用者进行分类

公用网(Public Network)

指所有愿意按邮电部门规定交纳费用的人都可以使用的网络,也指网络服务提供商建设,供公共用户使用的通信网络。公用网一般由国家的邮电部门建造。

专用网(Private Network)

专用网指专用于一些的保密性要求较高的部门的网络,比如企业内部专用网、军队专用网,尤其是涉及国家机密的部门。

计算机网络的性能


计算机网络的性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能。

性能指标

速率

传输数据的速率,即数据速率(data rate)或比特率(bitrate),单位为b/s(bit per second)

带宽(Bandwidth)

原本指某个信号具有的频带宽度;通信线路允许通过的信号频带范围称为线路带宽。而计算机网络中,则指通信线路传输数据的能力,即最高数据率

吞吐量

单位时间内通过网络的数据量,常用作实际网络的测量指标。

时延(Delay, Latency)

数据从网络一端传送到另一端所需的时间,也称为延迟。网络时延由多个部分组成,其中有发送时延、传播时延、处理时延及排队时延

时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 x 带宽,又称为以比特为单位的链路长度

往返时间(Round-Trip Time)

从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的应答所经历的时间,因此又称为环路时延、回路时延。

利用率

这里包括信道利用率和网络利用率。信道利用率指某信道有百分之几的时间是被利用的,即有数据通过的。而网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

非性能指标

费用 质量 标准化 可靠性 可扩展性和可升级性 易于管理和维护

计算机网络的体系结构


计算机网络的体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。由于实现信息在网络中传输非常复杂,因此使用了分层的方法有效的将复杂的问题简单化、局部化

具有七层和五层协议的体系结构

OSI体系结构

物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

TCP/IP体系结构

网络接口层(物理层—网络层)、网际层(网络层)、传输层、应用层(会话层—应用层)

五层体系结构

物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层(会话层—应用层)

实体、协议、服务和服务访问点

实体(Entity)

任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

协议(Protocol)

控制两个对等实体进行通信的规则的集合。协议对上层的服务用户是透明的,服务用户只能看到下层提供的服务。

服务(Service)

在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得该层可以向上一层提供服务;要实现该层协议,还需要使用下层所提供的服务

服务访问点(Service Access Point)

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方

计算机网络标准化


标准化对于计算机网络至关重要。若要实现不同厂商的软、硬件之间的互连,大家就必须遵从统一的标准

标准的分类

标准可分为法定标准以及事实标准

法定标准

权威机构制定的正式、合法的标准。

事实标准

某些公司的产品在竞争中长时间占据主流,产品中的协议和技术就成了标准。

标准化组织

ITU-T (International Telecommunication Union)

国际电信联盟电信委员会。各国按条约建立的机构,主要成员是各国的邮电部,主要负责制定电信行业的标准

ISO (International Standard Organization)

国际标准化组织。业务性组织,主要成员是各大公司技术人员、大学教授、政府官员。主要负责各行业的标准制定,主要贡献有ISO/OSI RM

IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers)

电子、电气学工程师学会。专业性组织,主要成员是学术团体,主要贡献有IEEE 802系列局域网标准

IETF (Internet Engineering Task Force)

Internet工程任务组。主要负责Internet相关标准的制定,标准形式为RFC xxxx(Request for Comment)

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物理层 Physical Layer