计算机网络的基础学习

article/2025/8/23 4:56:14

计算机网络

计算机网络向用户提供的两个最重要的功能:(1)连通性(2)资源共享。

互联网的组成

边缘部分:有所有连接在因特网上的主机组成。这部分由用户直接使用,用来进行通信和资源共享。
核心部分 : 由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
处于边缘部分的用户通信方式:(1)客户服务器方式(C/S方式):即Client/Server方式。(客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方)
(2)对等方式(P2P方式):即Peer-to-Peer方式。(对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器)

核心部分的交换技术

(1)电路交换:电路交换 的三个阶段:建立连接——通话——释放连接。
在通话时,两用户之间占用端到端的资源,而由于绝大部分时间线路都是空闲的,所以线路的传输速率往往很低。
(2)分组交换:分组交换 的组成:报文、首部、分组。采用存储转发技术,即收到分组——存储分组——查询路由(路由选择协议)——转发分组。优点:高效、灵活、迅速、可靠。缺点:时延、开销。关键构件:路由器。
(3)报文交换: 整个报文传送到相邻结点,全部存储下来之后查询转发表,转发到下一个结点。

计算机网络的类别

按作用范围分为广域网、城域网、局域网、个人区域网
按网络的使用者:公用网、专用网

性能指标

1、速率:指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率。
2、带宽:数字信道所能传送的最高速率。b/s(bps)
3、吞吐量:单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的实际数据量。其绝对上限值等于带宽。
4、时延:数据(一个报文或分组、甚至比特)从网络(或链路)的一段传送到另一端的时间,也称延迟。
时延包括:
(1)发送时延 发送时延 = 数据帧长度(b) / 信道带宽(b/s)
(2)传播时延 传播时间 = 信道长度(m) / 传输速率(m/s)
(3)处理时延
(4)排队时延
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
注:对于高速网络链路,提高的是发送速率而不是传播速率。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。
在这里插入图片描述

计算机网络的体系结构

1、网络协议:简称协议,是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
2、网络协议的三要素:

  • 语法:数据与控制信息的结构或格式。
  • 语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。
  • 同步:事件实现顺序的详细说明。
    3、体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。
    4、五层协议的体系结构:
  • 物理层:物理层的任务就是透明地传送比特流。(注意:传递信息的物理媒体,如双绞线、同轴电缆、光缆等,是在物理层的下面,当做第0 层。)物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
  • 数据链路层:将网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上”透明“的传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。在收到数据时,控制信息使收到端直到哪个帧从哪个比特开始和结束。
  • 网络层:选择合适的路由,使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址找到目的站,并交付给目的站的运输层。网络层将运输层产生的报文或用户数据报封装成分组(IP数据报)或包进行传送。
  • 运输层:向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端对端服务,使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。(TCP、UDP)
  • 应用层:直接为用户的应用进程提供服务(HTTP、FTP等)
    OSI体系结构:物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层

物理层

通信系统

三大部分:源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)、目的系统(或接收端、接收方)。

物理层下的传输媒体

1、导向传输媒体
(1) 双绞线:屏蔽双绞线 STP 、无屏蔽双绞线 UTP 。
(2)同轴电缆:细缆(适合短距离,安装容易,造价低);粗缆(适合较大局域网,布线距离长,可靠性好)。
(3)光纤:光纤有很好的抗电磁干扰特性和很宽的频带,主要用在环形网中。
多模光纤(用发光二极管,便宜,定向性较差);
单模光纤(注入激光二极管,定向性好)。
2、非导向传输媒体:微波、红外线、激光、卫星通信。

信道基本概念

1、通信方式

  • 单向通信(单工)
  • 双向交替通信(半双工)
  • 双向同时通信(全双工)
    2、基带信号:来自信源的信号。 带通信号:经过载波条之后的信号。基本带通调制方法:调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)。

信道复用技术

  • 频分复用FDM:所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源。
  • 时分复用TDM:则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM 帧)。
  • 统计时分复用 STDM:是改进的时分复用,明显地提高信道的利用率。
  • 波分复用 WDM :光的频分复用。
  • 码分复用 CDM :常用的名词是码分多址 CDMA:有很强的抗干扰能力。
    码分复用是比较重要的需要掌握。
    码片序列特性:
    (1)互相正相交。
    令向量S表示站S的码片向量,令T表示其他站的任何码片向量。
    S和T的叉乘等于零。S·T=0
    (2)内积为1或者-1.
    S·S=1
    一个例题:
    在这里插入图片描述

因为刚开始学,所以才学到这里,不过后面会持续更新的。


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