计算机网络笔记（1） 概述

怎么感觉typora和hexo的markdown渲染有点不一样？有空再改。

• 计算机网络概述
• 概念
• 组成
• 功能、分类
• 性能指标
• 计算机网络体系结构
• 具有五层协议的体系结构

计算机网络概述

概念

计算机网络是将一个分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享、信息传递的系统。

简而言之，计算机网络是一些互连的、自洽的计算机系统的集合。

组成

从组成部分上，可以分为硬件、软件、协议。

从工作方式上，可以分为边缘部分和核心部分。

功能组成上，可以分为通信子网和资源子网。

功能、分类

背的东西期末再背，略。

性能指标

常用的性能指标如下：

① 速率（数据率/比特率）。单位是 bit/s，或 b/s，也写作 bps。

如果数据率比较高，也可以在前面加上字母，写成 kbit/s, Mbit/s等。

有

$k=10^3\\ M=10^6\\ G=10^9$

所以 $4\times 10^{10}\space bit/s$ 的速率，可以记作 $40Gbit/s$。

[!NOTE]

提到网络速率时，一般说的是额定速率或标称速率，而非实际速率。

[!CAUTION]

计算机领域通常用二进制，习惯上，$K=2^{10}=1024$，$M=2^{20}$，$G=2^{30}$，$T=2^{40}$。以10为底实际上是通信领域的习惯。

通常数据率被视为计算机领域的，涉及计算机存储内存等；速率是通信与网络领域的，涉及网络带宽等。前者以2为底，后者以10为底。

数据量使用 $2$ 的底表示。$15GB$ 数据块的大小是 $15\times 2^{30}\times 8 bit$，而不是 $15\times 10^{9}\times 8 bit$。（字节（B，byte）与比特（b， bit）不同。通常 $1B=8bit$。）

但速率则用 $10$ 的底表示， $10Gbit/s$ 的速率表示 $10\times 10^9 bit/s$。

（计算机领域所有都用大写字母。通信领域只有1000使用小写，其余也大写。但有的书并不严格区分，这时候大写K既可以表示1000也可以表示1024。）

② 带宽（Bandwidth）。在计算机网络中表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是“最高数据率”的意思，单位是就是速率的单位（bit/s）。

（多条信道合并时，带宽是高于额定速率的。）

③ 时延（Delay）。指数据（一个报文或分组）从网络的一段传送到另一端需要的总实践。

$时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延$

其中：

$发送时延=\frac{分组长度/数据帧长度(bit)}{信道宽度/发送速率(bit/s)}\\ 传播时延=\frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传输速率(m/s)}\\$

传播时延是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。

处理时延是数据在交换节点中为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。主机或路由器在收到分组时需要花时间处理，例如分析首部、提取数据部分、进行差错检验等。

排队时延是经过路由器时在输入队列中排队等待处理。在路由器确定转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。

[!NOTE]

做题时一般可以忽略排队时延和处理时延，除非题目要求。

高速链路，提升的只是数据发送速率，而非传播速率。

③ 时延带宽积。指的是发送端发送第一个比特即将到达终点的时候，发送端已发出了多少个比特。

$时延带宽积=传播时延\times 信道带宽$

④ 往返时延。

⑤ 吞吐量（throughput）。表示单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。受到网络带宽或额定速率的限制。

[!IMPORTANT]

$带宽\geq 额定速率\geq 实际速率$

对一个 $1 Gbit/s$ 的以太网，是说其额定速率是$1Gbit/s$，这个数值也就是吞吐量的绝对上限。

⑥ 速率。

⑦ 信道利用率。

计算机网络体系结构

具有五层协议的体系结构

五层结构是在计算机网络原理讲授时，综合OSI和TCP/IP的优点才采用的。