计算机网络篇：体系结构回顾

（一）概述

计算机网络

• def

  • 将分散、具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
  • 互连、自治的计算机集合

• 组成

  • 组成部分： 硬件 软件 协议
  • 工作方式： 边缘部分（主机） 核心部分（网络、路由器）
  • 功能组成：
    • 资源子网：数据通信，含应用层、表示层和会话层
    • 通信子网：资源共享，含网络层、数据链路层和物理层

• 性能指标

  • 数据传输率 / 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的速率

  • 带宽：网络的通信线路传送数据的能力，单位时间内从网络中的一点到另一点所能通过的 “最高数据率”

  • 吞吐量：单位时间内通过某网络的数据量

  • 时延：数据从网络的一端传送到另一端所需的时间

    总时延 = 处理时延 + 排队时延 + 传输时延 + 传播时延

    $$d_{nodel} = d_{proc} + d_{queue} + d_{trans} + d_{prop}$$

  • 时延带宽积：以比特为单位的链路长度

    时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

  • 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经历的时延

    往返时延 = 传播时延 * 2 + 末端处理时间

  • 利用率

    $$信道利用率 = \frac {有数据通过时间}{总时间}$$

    $$网络利用率 = 信道利用率的加权平均$$

（二）体系结构

分层结构

• 服务数据单元 SDU：为完成用户要求功能而应传送的数据

• 协议控制信息 PCI：控制协议操作的信息

• 协议数据单元 PDU：对等层次间查传送的数据单位

OSI 参考模型（7 层）

物理层（比特流）、数据链路层（帧）、网络层（分组）、运输层（TPDU：TCP 用报文段，UDP 用用户数据报）、会话层（SPDU）、 表示层（PPDU）、应用层（APDU）

• 应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序

• 表示层：处理两通信系统中交换信息的表示方式

  • 数据格式变换、加解密和压缩恢复

• 会话层：建立同步，向表示层实体 / 用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据

  • 管理会话
  • 使用校验点可使会话在通信失效时从校验点 / 同步点继续恢复通信，实现数据同步

• 传输层：负责端到端通信

  • 传输单位：报文段 / 用户数据报
  • 功能：可靠传输 差错控制 流量控制 复用分用

• 网络层：把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务

  • 传输单位：数据报
  • 功能：路由选择 流量控制 查错控制 拥塞控制

• 数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧

  • 传输单位：帧
  • 功能：成帧 差错控制 流量控制 访问控制

• 物理层：在物理媒体上实现比特流的透明传输

  • 传输单位：比特
  • 功能：定义接口特性、传输模式、传输速率、比特同步和比特编码

五层参考模型

• 层次：应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层

  • 将会话层、表示层并入应用层

TCP/IP 参考模型（4 层）

• 层次：应用层 传输层 网络层 网络接口层

  • 再将物理层和数据链路层合并为网络接口层