- 计算机网络分类
- 按范围进行分类
- 按使用者分类
- 互联网和互联网络一样吗？
- 互联网的边缘部分和核心部分
- 什么是ISP
- 电路交换 & 分组交换
- 网络性能指标
- 速率
- 带宽（bandwidth）
- 吞吐量（Throughput）
- 时延（Delay或Latency）
- 发送时延（传输时延）
- 传播时延
- 处理时延
- 排队时延
- 总时延
- 丢包率（Packet Loss Rate）
- 计算公式：
- 影响因素：
- 影响：
- 利用率（Utilization）
- 计算公式：
- 影响因素：
- 影响：
- 总结
- 电路交换/ 报文交换/ 分组交换 比较总结
- 计算机网络体系结构
- 1. 五层模型概述
- （1）应用层（Application Layer）
- （2）传输层（Transport Layer）
- （3）网络层（Network Layer）
- （4）数据链路层（Data Link Layer）
- （5）物理层（Physical Layer）
- 3. 五层模型的数据传输过程
- 4. 五层模型的优点
- 1. 五层模型概述
计算机网络分类
按范围进行分类
广域网 WAN (Wide Area Network)作用范围通常为几十到几千公里。
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)作用距离约为 5~50 公里。
局域网 LAN (Local Area Network) 局限在较小的范围（如 1 公里左右）。
个人区域网 PAN (Personal Area Network) 范围很小，大约在 10 米以内。
按使用者分类
公用网 (public network)这是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。
专用网 (private network) 这是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。（FTP）
为了避免意义上的不明确，我们把直接连接计算机的网络称为物理网络，而互连网络是由物理网络互连构成的逻辑网络。
网络：由若干个节点(node)和链接这些节点的链路(link)组成。换句话说是把许多计算器连在一起
互联网络：网络的网络，换言之是把许多网络连接在一起
互联网和互联网络一样吗？
互联网络和互联网是两个相关但不完全相同的概念。
互联网络：泛指多个计算机网络通过通信设备和线路连接起来，形成一个更大的网络。互联网络可以指任何规模的网络互联，如企业内部的多个局域网连接。
互联网：特指全球最大的互联网络，使用TCP/IP协议，将全球数以亿计的计算机和设备连接在一起，形成一个统一的网络系统。互联网是互联网络的一个具体实例。
简而言之，互联网络是一个广义概念，互联网是互联网络的一种具体形式。
互联网的边缘部分和核心部分
什么是ISP
- 互联网服务提供方 ISP (Internet Service Provider)。
电路交换 & 分组交换
-
在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
-
为什么分组交换不能用于计算机通信 :
1. 电路交换建立的电路为通信双方独占。
2. 计算机通信具有突发性。
3. 这导致通信线路的利用率很低
-
分组交换
网络性能指标
速率
-
速率（Rate）通常指数据传输的速度，即单位时间内传输的数据量
-
速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。
带宽（bandwidth）
-
在计算机网络中指
最高数据率 -
单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。
吞吐量（Throughput）
- 实际数据传输速率，受网络拥塞、延迟等因素影响，通常低于带宽。
时延（Delay或Latency）
- 是指数据从发送端传输到接收端所需的时间。时延是衡量网络性能的重要指标，通常以毫秒（ms）为单位
发送时延（传输时延）
- 主机或路由器将整个分组的所有比特发送到通信线路上所需要的时间。
- 通常是以信道最高数据率发送数据，因此
发送速率可替换为信道带宽
$$
\text{(发送/传输)时延} = \frac{\text{数据大小}}{\text{链路带宽}}
$$
传播时延
- 数据在链路上从发送端传播到接收端所需的时间
$$
\text{传播时延} = \frac{\text{链路长度}}{\text{传播速度}}
$$
处理时延
- 路由器或交换机对数据包进行处理（如检查首部、决定转发路径）所需的时间
排队时延
- 数据包在路由器的队列中等待处理的时间，取决于网络拥塞程度。
总时延
总时延是上述四部分时延的总和：
$$
\text{总时延} = \text{传输时延} + \text{传播时延} + \text{处理时延} + \text{排队时延}
$$
丢包率（Packet Loss Rate）
丢包率是指在数据传输过程中丢失的数据包占总发送数据包的比例。通常用百分比表示。
计算公式：
$$
\text{丢包率} = \frac{\text{丢失的数据包数量}}{\text{发送的数据包总数}} \times 100%
$$
影响因素：
- 网络拥塞：路由器或交换机队列满时，新到达的数据包会被丢弃。
- 链路故障：物理链路损坏或干扰导致数据包丢失。
- 设备性能：路由器或交换机处理能力不足导致丢包。
影响：
- 丢包率高会导致数据传输效率降低，可能需要重传数据，增加时延。
- 对实时应用（如视频通话、在线游戏）影响较大。
利用率（Utilization）
利用率是指网络资源（如链路带宽、设备处理能力）的使用效率，通常用百分比表示。
计算公式：
$$
\text{利用率} = \frac{\text{实际使用的资源量}}{\text{总资源量}} \times 100%
$$
例如，链路利用率的计算公式为：
$$
\text{链路利用率} = \frac{\text{实际传输的数据量}}{\text{链路带宽}} \times 100%
$$
影响因素：
- 网络负载：网络中传输的数据量越大，利用率越高。
- 资源分配：合理的资源分配可以提高利用率。
影响：
- 利用率过高（接近100%）可能导致网络拥塞，增加丢包率和时延。
- 利用率过低则表明资源浪费，网络效率低下。
总结
- 丢包率反映网络的可靠性，丢包率越低，网络越稳定。
- 利用率反映网络的效率，合理的利用率范围（通常建议在70%-80%以下）可以避免拥塞和资源浪费。
这两个指标通常需要结合使用，以全面评估网络性能。
电路交换/ 报文交换/ 分组交换 比较总结
| 特性 | 电路交换 | 报文交换 | 分组交换 |
|---|---|---|---|
| 资源占用 | 独占路径，资源利用率低 | 共享路径，资源利用率较高 | 共享路径，资源利用率最高 |
| 时延 | 建立时延高，传输时延低 | 存储-转发时延高 | 存储-转发时延较低 |
| 可靠性 | 高 | 中等 | 高 |
| 适用场景 | 实时通信（如电话） | 非实时通信（如早期电子邮件） | 现代互联网（如网页、文件传输） |
| 数据单位 | 整个通信过程 | 报文 | 分组 |
计算机网络体系结构
1. 五层模型概述
五层模型将网络功能分为以下五层：
| 层数 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 5 | 应用层（Application） | 提供用户接口，支持应用程序（如HTTP、FTP、DNS）。 |
| 4 | 传输层（Transport） | 提供端到端的可靠数据传输（如TCP、UDP）。 |
| 3 | 网络层（Network） | 数据包的路由和转发（如IP、ICMP）。 |
| 2 | 数据链路层（Data Link） | 提供节点到节点的可靠传输（如以太网、MAC地址）。 |
| 1 | 物理层（Physical） | 传输原始比特流，定义物理介质（如电缆、光纤）。 |
（1）应用层（Application Layer）
- 功能：为应用程序提供网络服务接口，支持用户与网络的交互。
- 协议：HTTP（网页浏览）、FTP（文件传输）、SMTP（电子邮件）、DNS（域名解析）等。
- 数据单位：消息（Message）。
（2）传输层（Transport Layer）
- 功能：提供端到端的数据传输服务，确保数据的可靠性和完整性。
- 协议：
- TCP：面向连接，提供可靠传输。
- UDP：无连接，提供高效传输。
- 数据单位：段（Segment，TCP）或数据报（Datagram，UDP）。
（3）网络层（Network Layer）
- 功能：负责数据包的路由和转发，实现不同网络之间的通信。
- 协议：IP（Internet Protocol）、ICMP（Internet控制报文协议）、ARP（地址解析协议）等。
- 数据单位：包（Packet）。
（4）数据链路层（Data Link Layer）
- 功能：提供节点到节点的可靠传输，处理物理地址（如MAC地址）。
- 协议：以太网（Ethernet）、Wi-Fi、PPP（点对点协议）等。
- 数据单位：帧（Frame）。
（5）物理层（Physical Layer）
- 功能：传输原始比特流，定义物理介质（如电缆、光纤、无线电波）。
- 协议：RS-232、IEEE 802.3（以太网物理层）等。
- 数据单位：比特（Bit）。
3. 五层模型的数据传输过程
-
发送端：
- 应用层生成数据，逐层向下传递。
- 每层添加自己的首部信息（封装）。
- 物理层将数据转换为比特流，通过物理介质发送。
-
接收端：
- 物理层接收比特流，逐层向上传递。
- 每层解析并移除首部信息（解封装）。
- 应用层最终接收并处理数据。
4. 五层模型的优点
- 简化设计：比OSI模型更简洁，比TCP/IP模型更清晰。
- 易于理解：适合教学和学习。
- 实用性强：结合了理论和实际应用。
