一.计算机网络体系结构

1.计算机网络

• 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和信息传递的系统。
• 计算机网络是互连的，自治的计算机集合。

2.计算机网络功能

• 1.数据通信
• 2.资源共享(硬件资源，软件资源，数据)
• 3.分布式处理：多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分(Hadoop平台)
• 4.提高可靠性
• 5.负载均衡：计算机之间亲密配合，完成任务

3.组成部分

• 基本组成部分：硬件，软件，协议等
• 按工作方式分为：边缘部分，用户直接使用(C/S,P2P)；核心部分，为边缘部分服务
• 按功能组成分为：通信子网，实现数据通信；资源子网，实现资源共享及数据处理
• 会话层，表示层，应用层属于资源子网
• 物理层，数据链路层，网络层属于通信子网
• 传输层是通信子网和传输子网的接口

4.计算机网络的分类

• 1.按分布范围：广域网(交换技术)，城域网，局域网(传播技术)，个人区域网PAN
• 2.按使用者：公用网(中国电信，移动等)，专用网(政府，公安等，需要权限)
• 3.按交换技术：电路交换，报文交换，分组交换
• 4.按拓扑结构：总线型，星型，环形，网状型(常用于广域网)
• 5.按传输技术：广播式网络(共享公共通信信道)，点对点式网络(使用分组存储转发和路由选择机制)

5.标准化工作(vital)

• 法定标准：由权威机构制定的正式的，合法的标准(OSI)
• 事实标准：某些公司的产品在市场竞争中占据主流，这些产品的协议与技术就成了标准(TCP/IP)

RFC(Request For Comments)因特网标准形式

RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段：

• 1.因特网草案(Internet Draft)这个阶段还不是RFC文档
• 2.建议标准(Proposed Standard)从这个阶段开始成为RFC文档
• 3.草案标准(Draft Standard)
• 4.因特网标准(Internet Standard)

相关标准组织

• 国际标准化组织ISO，主要贡献：OSI参考模型，HDLC协议
• 国际电信联盟ITU，主要贡献：制定通信规则
• 国际电气电子工程师协会IEEE，IEEE802系列标准以及5G相关协议的制定
• Internet工程任务组IETF，负责因特网相关标准的制定

6.计算机网络相关性能指标

6.1速率

• 速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数速率，即数据率，数据传输率或称为比特率
• 比特：数据传送的单位(表现形式：0/1位)，单位b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s
• 举个栗子：将A主机的数据’1111100000‘传入B主机需要1s，那么速率就是10b/s
• 单位换算：

千：1kb/s = 10^3b/s
兆：1Mb/s = 10^3kb/s
吉：1Gb/s = 10^3Mb/s
太：1Tb/s = 10^3Gb/s
存储容量：
1Byte(字节) = 8Bit(比特位)
1KB = 2^10B
1MB = 2^10KB
1GB = 2^10MB

6.2带宽

• 带宽原指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位：赫兹(Hz)
• 在计算机网络中，带宽指网络的通信线路传送数据的能力，通常指单位时间从网络中的某一点到另一点能通过的最高数据率，单位是比特每秒。
• 通俗讲就是网络设备所支持的最高速度
• 举个栗子：

某1000米的链路(信道)带宽为1Mb/s(主机在1us内可向链路发送1bit数据)，
链路上电磁波的传播速率为2✖10^8m/s(电磁波1us可向前传播200m)

6.3吞吐量

• 表示在单位时间内通过某个网络(或信道，接口)的数据量，单位b/s,Kb/s,Mb/s等
• 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

6.4时延(延时)

• 指数据(报文，分组，比特流)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需要的时间，单位为s
• 1.发送时延发生在主机(发送端)内部，(传输时延)指从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需事件

发送时延 = 数据长度/信道带宽(发送速率)

• 2.传播时延发生在机器外信道上，是指电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间，因为数据是以电磁波为载体进行传播的，所以取决于电磁波传播速度和链路长度

传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上传播的速率

• 3.排队时延指等待输出(输入)链路可用(举例：路由器繁忙时会将新传递的数据放入缓存中进行等待)所需的等待时间
• 4.处理时延：检错，找出口所需时间
• 疫情期间我们乘坐任何交通工具都检查(check)的非常严格，就拿坐高铁举例，我们进站后等待安检的时间就类比为排队时延
• 而安检小姐姐检测我们是否有违禁物品，转身检测直到检测完毕，这就类比处理时延

6.5时延带宽积

• 时延带宽积 = 传播时延×带宽 (bit)
• 是一个描述信息量的有关属性，又称为以比特为单位的链路长度，即某段链路现在有多少比特(容量)

6.6往返时延RTT

• 从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)总共经历的时延
• RTT越大，在收到确认之前可发送的数据越多
• RTT包括：往返传播时间(传播时延*2)，末端处理时间(接收方对数据进行确认处理)
• RTT仅包含传播时延(信道上)

6.7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