第一章 计算机网络概述

  一、局域网、广域网、Internet

    1、局域网:覆盖范围较小、自己花钱买设备来组件小型网络,宽带固定,自己维护

        覆盖范围小:相比于整个internet来讲,局域网肯定很小了,例如,校园网、企业网,覆盖范围也就那么一点

        自己花钱买设备维护:比如以下的是校园网, 三个教室,每个教室都有电脑,每台电脑都连自己教室里的交换机,接入交换机又连到学校里一个更大的汇聚交换机,汇聚交换机连接外面的网络,校园内每间教室或者每个用网的地方都是如此来上网的,这样学校自己花钱买的交换机, 自己来维护自己学校里面的网络。

              

        宽带固定:因为是局域网,范围小,网络部拥堵,几乎就是有多少带宽,趋于稳定

   2、广域网:距离远 花钱租带宽

        例如:看下图,我们不管哪个地方上网,都必须联网,上网能访问一些网站,跟别人聊天,为什么呢?因为有一些ISP在帮我们做牵线工作。ISP(Internet Service Provider)因特网服务提供商,电信、联通、移动等, 它们在各个地方埋网线,有自己的主机、 然后我们出钱连入他们的网络,就能访问上网了。有一些网站站点放在电信机房中,我们电信网去访问,就会比较快,因为通往主机那边的地址的方式很多,如果电信网访问放在联通主机房中的网址,则相对会受到影响。

        

    3、Internet

        

二、计算机数据通信的过程

      需要讲解到:

    路由器的功能:转发收到的分组。

    什么是分组? 发送一段数据,将该段数据进行分组发送,而不是一次性全发送完。

    什么是分组交换?在网路中,路由器跟路由器之间有一定的距离, 我们计算机要发送一段数据出去,首先将数据分成n个分组,在每个分组前特定的头部,就成了数据包。 然后将数据包发送到路由器,通过路由器来接受这些数据包,然后一部分一部分的发送,接受,在发送其中一个数据包的过程中,占用了其中的道路,发送完这一个,就释放,并不是一直占用该资源,直到传输结束,在其接受或发送数据时,也可以接受或发送别的数据,看先接受谁,就先发送谁,其实就是一个队列

    分组交换、电路交换、报文交换的区别?

        电路交换:就是电话线, A打给B ,AB之间的电话线就接通了,那么不管他两说没说话,说多久,直到挂断之前,该线都是在占用之中。

        报文交换:一次性发送完整的数据,那么该段路就被占用,传完就释放,然后接下一步的传送。直到到达目的地

        分组交换:高效、灵活、迅速、可靠。

    通过一张图来讲解    情景: 1号计算机和2号计算机组成局域网, 主机1、主机2、主机3就相当于电信的主机,网页都存在在主机中,

              

          

          1、ip地址跟MAC地址?

              每个计算机都有自己独特的ip地址,全球独一无二,跟电话一样,有些电话是 031-开头 有些地区是079开头, 这是分地区的,ip地址也是一样,

              mac地址:每台计算机上都有一个物理地址,也是独有的。在网卡上面,路由器也有mac地址。

              

          2、1号计算机如何通过www.baidu.com来访问到百度的主页?

                每台计算机上都有DNS解析器, 通过DNS将域名解析成对应地址,

                路由器每次识别目标ip地址,以此来更改原mac地址和下一步目标的mac地址,

            

             

          3、主机如何将网页数据发回请求的计算机?

              1、将要返回的数据分成N份

              2、每次将发送几分到缓存中,缓存就相当于队列,先进先出,缓存中发一份发回请求的计算机

              3、计算机接到第一份,返回一个数据,让主机发送下一份,然后将缓存中刚才发送的那一份删除

              4、如果中途数据丢包,则从缓存中继续发送刚才不成功那一份,直到接收到请求的计算机发回的确认数据。

            

三、OSI参考模型

    OSI(Open Systems Interconnection Reference Model)OSI/RM 简称 OSI 开放系统互连参考模型,通俗的将就是我们说的7层协议的体系结构

          应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、链路层、物理层

    7层分别的作用是什么?都干了些什么?
    
注意:这七层是在发送数据到网线之前,在计算机中内部就已经经过了这7层,不是在传输过程中才慢慢经过这7层的。

      应用层:所有产生网络流量的程序

      表示层:在传输数据之前进行的一些操作(加密,压缩,发送数据使用的编码等)

          例如:发送数据使用的是UTF-8来编码, 而在浏览器用别的编码来解码,就会出现乱码,这就是表示层出现了问题

      会话层:在传输数据时,需要通道,就需要创建会话,以防请求方和目标方不知道谁是谁。

          例如:访问百度, 则会与主机上存放百度网页的地址创建了会话,请求接收到了全部数据,则会话结束

      传输层:就是传输数据的过程,因为有了前面表示层和会话层做的一些事情,已经传输数据的条件了

          可靠传输:通过网址访问主机之间,进行的传输是一来一往,而且进行多次交流,多个数据包,

          不可靠传输:通过网址到DNS解析器解析域名真实地址的过程,就是不可靠传输,只需要一个数据包,去一个,回一个就完成了。

      网络层:规划最佳路径,规划ip地址,

          传输数据到目标地址的过程中,经过哪些路由器,也就是走什么路径,就是网络层做的事情

      数据链路层:对数据帧的开始与结束 差错校验

          发送数据是分组发送的,不是一次性发送,每次发送一组数据,如何知道这一组数据就是我们发的呢,就需要在数据的开始和结束定义一个特殊的东西,让路由器或交换机知道该数据什么时候开始,什么时候结束

          差错校验,在接受完一组数据后,校验数据是否完整,如果有问题,则丢掉,让计算机重新发一次。

      物理层:定义网络接口标准

          网线的水晶头,里面都市8根线,0101如果定义,用1V代表1,0V代表0,类似这样规定,不可能一个商家50V代表1,这样1V那个规定将会出现问题

    OSI参考模型和TCP/IP协议图

          

    发送数据:数据的封装,各个层次都做了什么事情

            

      数据封装后的样子

            

  

      接受数据,解封装

            

四、计算机上的各种性能指标解释

    速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率

    1、速率:在计算机与计算机之间通信时传输数据位数的速率 单位 bit/s 1 bit也就是 1 位

        byte 与 bit 的区别和换算

        byte:字节    bit:位

        1byte = 8bit

        按字节换算

        1 k = 1024byte  M与byte之间的换算是1024

        1M = 1024K   

        按位换算

        1kb = 1000bit

        1Mb = 1000Kb

        1Gb = 1000Mb

      问题一:我们人们常说的我的网络是8M 为什么下载速度只有1M/S呢?

         这里的8M,单位是Mb,也就是按位来算的, 而下载速度是按字节算的 8M = 8000Kb = 8000,000bit = 1000,000 byte ≈1000kb ≈1M

            所以一般都市直接除以8,8M的网络下载速度就是1M/s 100M的网下载速度也就10M/s

     2、带宽

        接口支持最高的传输速率, 也就是我们的带宽是8M, 带宽是100M. 就是最高支持一次传输8M,自己换算一下,能传多个位。

     3、吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量

        简单的说,就是通过一根网线一次性传输的多少个位,最高位就是带宽,但不是每次传输都达到了带宽值,有可能通过的只有3M,5M,都不一定,通过的量就是我们说的吞吐量

     

     4、时延:发送时延、传播时延、处理时延、排队时延

        发送时延 = 数据块长度(bit)/信道宽度(bit/s)

          通过一个特定情景来讲解

                    

            A----------------路由器---------------------B

          A发送0101010101(10bit)数据到B 带宽是10bit/s  A距离B 100米 信号在信道上的传播速率 10米/s

          当从开始发送1到最后一个0从A的网卡中出来结束,发送时延 = 10bit/10bit/s = 1s

        传播时延 = 信道长度(米)/信号在信道上传播速率(米/秒)

          传播时延:从A发送1开始,到路由器,接受最后一个0结束,这一段也算是传播时延,路由器到B之间也是 100/10 = 10秒。 在电线上花费的时间是10秒

        排队时延:路由器接受数据,有一个缓冲区,相当于队列,数据到路由器,先到缓冲区排队等待路由器一个个接受数据,直到路由器开始接受第一个位,这就是排队时延,从路由器出来也需要排队时延

        处理时延:路由器开始接受第一个位,这就开始处理数据了,到最后一个位接受完,这之间就是处理时延

      5、时延带宽积: 其实也就是在信道中有多少位数据在其中,用的是带宽,也就是最高的数据。

          传播时延 * 带宽

  

      6、往返时间:从A到B,在B返回数据到A,之间用了多少时间,

          使用命令 ping www.baidu.com 从我们浏览器到存放百度地址的主机,然后返回数据到我们计算机需要的时间

          

    

      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:信道利用率相加就是网络利用率

          一张图就能看清楚

          

  五、总结

    通过这一章节,可以大概了解什么是网络,局域网,广域网,计算机之间如何通信,访问网址是如何得到网页数据的,OSI参考模型,以及对应的协议关系。接下将学习几大层具体的细节。敬请期待。

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