【Note】计算机网络课程笔记-Lecture2

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Chap1

  1. 服务

​ • 典型服务:面向连接传输服务,无连接传输服务

​ • 服务由一组可用于用户进程以访问服务的原语(操作)形式指定

​ • 原语(六个核心服务原语)告诉服务执行某些操作或报告对等实体所采取的操作

以面向连接的服务原语为例:

  1. 服务和协议的关系

​ 协议是“水平”的(对等实体之间),服务是“垂直”的(下层向上层的)

​ 实体使用协议来实现其定义的服务

​ 上层实体通过接口使用下层实体的服务

参考模型

  1. 必要性:

    分层结构,统一标准,模块独立(各层独立,每层的技术可以演进;统一接口,不同实现可以互通;便于分析学习)

  2. OSI参考模型(7层模型)

  • 物理层

    • 定义如何传输bit(0,1)
    • 机械接口
    • 时序接口:比特率,波特率,采样率
    • 介质:线缆
  • 数据链路层

    • 实现相邻网络实体间的数据传输(端到端的)

    • 成帧:从物理层的比特流中提取完整的帧

    • 错误纠正:可靠通讯

    • 物理地址(MAC 地址):48位,烧录在网卡里,理论上唯一网络标识,其实可以被更改(可以以软件方式修改)

      为什么还需要IP地址:MAC地址是身份证号码,IP地址想象成家庭住址。MAC地址有48位,空间太大了,路由器无法存储这么大的table

    • 流量控制:因为端到端,存在两边速率不一致的事情。要避免淹没(快速的发送端遇到慢速的接收端,接收端缓存会溢出)(这个淹没和网络层里的雍塞不一样,这个是一条道路上的控制,网络里雍塞的包就被扔掉了)

    • 共享信道上的访问控制:同一个信道,同时传输信号,需要纪律来控制

  • 网络层(定位到主机)

    • 将数据包跨越网络从原设备发送到目标设备
    • 路由:在网络中选取从源端到目标端的转发路径。
      • 静态路由:防火逃生路线,分配好了
      • 动态路由:根据网络可达性选取最佳路径
    • 路由协议:路由器之间交换信息遵循的协议规范
    • 服务质量(网络雍塞,负载均衡,准入控制)
  • 传输层(定位到进程)

    • 将数据从源端口发送到目的端口(进程到进程)
    • 网络层定位到主机,传输层定位到进程
    • 网络层的控制面向运营商,传输层面向终端用户
    • 两类模式
      • 可靠传输TCP:文件传输
      • 不可靠传输UDP:更快,更轻量
  1. TCP/IP参考模型(以其中最主要的两个协议TCP/IP命名,ARPNET采用)
  • 采用聪明终端&简单网络,由端系统TCP负责丢失恢复,提升可拓展性(因为网络简单)。实现了建立在简单、不可靠部件上的可靠系统
  • IP分组交换
    • 可以在各种底层物理网络上运行,可以支持各类上层应用(沙漏模型)
    • 每个IP分组携带各自的目的地址
  1. OSI模型和TCP/IP模型比较
  • OSI先有模型再有协议,不局限于特定协议,有通用性。TCP/IP是后来才有的模型
  • 网络层区别:OSI网络层支持无连接与面向连接,TCP网络层只支持无连接(IP)

(本课程教授五层模型,把OSI上面三层合并成应用层)

(逐层添加包头,逐层解封包头)(路由器要进行寻址转发,涉及网络层)

标准化组织

  1. Internet标准化组织:IETF(互联网工程任务组),IRTF(Internet研究任务组),制定互联网标准的核心组织
  2. 互联网标准以RFC(Request for Comments 请求评注)文档形式公开

计算机网络度量单位

  • 比特率(bit rate)

    • 主机在数字信道上传输数据的速率
    • 单位:bps(bit per second)
  • 带宽

    • 某通道单位时间能通过的最高数据率
    • 单位:bit/s
  • 包转发率(PPS)(packet per second) 包/秒

    • 交换机、路由器以包为单位的转发速率
    • 线速转发:交换机端口满负载时,对帧进行转发时候能到达该端口线路的最高速度
  • 时延(delay/latency)数据从一端到另一端所需要的时间

    • 传输delay(transmission):发送,从结点进入到传输媒介所需要时间。数据包长度(bit)/处理速度(bit/s)
    • 传播delay(propagation):在物理介质中传输的时间。物理长度(m)/光速(m/s)
    • 处理delay(processing):主机、路由器处理分组所花时间
    • 排队delay:分组在路由器排队队列中等待时间
  • 往返时延RTT(Round-Trip Time)
    • 从发送方发送数据到发送方收到来自接收方的确认
    • 判断网络通断性,测试时延,丢包率(ping)
  • 时延带宽积=传播时延*带宽
    • 当第一个bit到达接收方时候,整个链路上有多少个比特
    • 比如传播时延1s,带宽10bit/s,那么线路上有10个比特在传输(如果第一个发现错了,线路上有10个比特被作废)
  • 吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量,b/s
  • 有效吞吐量:单位时间内,目的地正确接受到的信息数目 bit/s(也就是去除了丢包重发的数据量)
  • 利用率:信道利用率就是有百分之几的时间被用、网络利用率就是全网络的信道利用率加权平均
  • 丢包率:丢失数据包占所发送数据包的比率
  • 时延抖动:变化的时延
    • 因为每个数据包可能经过不同的路由器,抖动难以预测。
    • 对于视频,语音等应用,很影响用户体验
  • 延迟丢包:由于数据包延迟到达,已经失去价值(在线视频),需要丢弃这些包