计算机网络基础(类别 | 性能指标 | OSI模型初识)

article/2025/9/23 7:19:33

目录

计算机网络类别

根据作用的范围分类

局域网(LAN)

广域网(WAN)

根据使用者分类

按照拓扑结构来分类

按照交换方式分类

按照工作方式分类

性能指标

什么是带宽

速率

吞吐量

时延

传播时延和带宽的乘积

往返时间RTT

利用率

计算机网络体系结构

概念普及

OSI模型

开发借鉴OSI模型案例

OSI分层思想用于网络故障

OSI分层模型的网络安全问题考虑


计算机网络类别

根据作用的范围分类

一般分为局域网(LAN)广域网(WAN)

局域网(LAN)

又称私网、内网。是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。

广域网(WAN)

又称外网、公网。是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。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。

 

其他的类型

个人区域网(LAN)

指个人范围(随身携带或数米之内)的计算设备(如计算机、电话、PDA、数字相机等)组成的通信网络。个人网即可用于这些设备之间互相交换数据。

 

城域网(MAN)

是在一个城市范围内所建立的计算机网络。

 

根据使用者分类

公用网(Public Network):即所有人都可以用的网络,也就是因特网,谁都能接

 

专用网(Private Network):有些公司的内网不能和其他网络连接就称为专用网。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。

 

按照拓扑结构来分类

分布式结构也叫网状结构,好处是容错,某条线不同可能不影响到整个传输。

 

按照交换方式分类

电路交换、分组交换、报文交换。这三类在上一篇博客有介绍(https://blog.csdn.net/qq_36652619/article/details/97678922)

 

按照工作方式分类

资源子网、通信子网、接入网


 

性能指标

什么是带宽

数据通信领域,数字信道所能传送的最高数据率。一般指单位时间(一般指的是1秒钟)内能传输的数据量。有一些人去购买云服务器不是很清楚带宽的概念,这里来普及一下,比如我们常见的单位是Mbps,这个是什么意思呢,Mbps=Mbit/s,也就是多少兆比特每秒,注意和我们平常的MB不大一样,MB是兆字节,现在是兆比特,所以我们要换算成常见的单位就是,1Mbps = 1/8 MB/s,也就是1Mbps的带宽每秒能传输1/8 MB的数据量。

 

速率

连在计算机网络的主机在数字信道(信道的概念:如电脑一边在看爱奇艺,一遍在聊微信,这是两个信道,不是一个信道)上传输数据位数的速率,也称bit rate。单位:b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s。(注意这里是bit)

 

吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量。(刚才的例子,电脑一边在看爱奇艺,一遍在聊微信,两个信道假如每个信道的速率在1Mb/s,那么网卡的吞吐量就是2Mb/s)

 

时延

时延由发送时延、传播时延、处理时延、排队时延组成。

发送时延:数据块长度(bit)/ 信道带宽(bit/s)。主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。

 

传播时延:信道长度(m)/ 电磁波在信道上的传播速度(m/s)。从公式可以直接看出就是通过这个信道需要的时间。电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。电磁波在自由空间的传播速度是光速,在光纤中的传播速度约为2.0 * 10的五次方km/s。

 

处理时延

主机或路由器在收到分组的时候要花费一定的时间进行处理,如分析分组首部,从分组提取数据部分,差错校验,寻找适当的路由器,这就产生了处理时延。

 

排队时延

上一篇博客讲到路由器有存储转发的功能,分组在网络传输时,要经过很多路由器。但分组在进入路由器后要在输入队列中排队等待处理。在路由器确认转发接口后,在输出队列中排队等待转发。产生转发时延。

 

传播时延和带宽的乘积

也叫时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

可以将一个链路看成一个椭圆形的管道,带宽是它的宽,传播时延是它的长,长乘以宽可以算出这个链路可以容纳多少比特。

 

往返时间RTT

重要的性能指标,因为互联网的信息不是单向的,是双向交互的。我们需要知道双向交互一次的时间。从发送方发送数据开始,到发送方收到接收方的确认的时间。

 

利用率

分信道利用率和网络利用率

信道利用率:有数据通过时间 / (有+无)数据通过时间

网络利用率:信道利用率加权平均值

D = \frac{D_{0}}{1-U}

D_{0}代表网络空闲时的时延,D代表网络当前的时延,U代表信道利用率

 

计算机网络体系结构

概念普及

ISO:国际标准化组织

OSI/RM:互联网法律上的国际标准(法律上的)

TCP/IP Suite: 因特网事实上的国际标准(实际用的)

Network Protocols(网络协议): 数据交换遵守的规则、标准或约定

网络体系结构:计算机网络各层及其协议的集合。

 

OSI模型

每一层之间都是低耦合的,互不干扰,降低相互之间的依赖,这就是分层的好处。

应用层:能够产生网络流量能够和用户交互的应用程序。

表示层:加密、压缩、编码等

会话层:和远端服务器建立会话(就比如打开一个网站,用终端netstat -n查询可以看到某个端口显示ESTABLISHED建立了一个会话)

传输层:可靠传输(建立会话,比如看视频,需要保持会话记录状态并且会持续传输,不会说就传输一会就没了)  不可靠传输(不建立会话,比如说DNS)  流量控制

网络层:IP地址编址  选择最佳路径传输

数据链路层: 输入如何封装  添加物理层地址 MAC

物理层:电压  接口标准

 

开发借鉴OSI模型案例

平常在做开发的时候,我们有可能会把接口地址填自己服务器的ip地址,那么有一天可能因为一些事情,IP地址换了,可能整个系统就下线了。如果说我们借鉴OSI分层思想,IP地址属于网络层,而开发程序属于应用层,应用层应该只在应用层的范围内,所以如果我们填一个二级域名指向某个ip,如果哪一天IP地址变了,只需要修改指向即可。

 

OSI分层思想用于网络故障

出现网络故障应该从下层往上层排错,下层的错较好发现,上层的错较难发现,比如说应用层可能需要查日志什么的。

 

OSI分层模型的网络安全问题考虑

每一层都要去考虑清楚可能的安全问题,比如物理层有没有外部的网可以接入你们公司比较核心的内网,比如应用层SQL注入或是上传绕过或是XSS,逐层分析安全问题。

 

 

以上是对计算机网络基础(类别 | 性能指标 | OSI模型初识)的粗浅认识

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