計算機網(wǎng)絡(luò)之基本概念
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01
什么是計算機網(wǎng)絡(luò)？
對于計算機網(wǎng)絡(luò) (以下簡稱網(wǎng)絡(luò))，很難給出一個精確的定義。
可以簡單地作如下理解：
網(wǎng)絡(luò)是通過相應(yīng)的鏈路連接若干分散的結(jié)點，以實現(xiàn)信息傳遞的系統(tǒng)。
所謂的結(jié)點指的是計算機、集線器、交換機或路由器等。
02
什么是互聯(lián)網(wǎng)？
我們非常熟悉的互聯(lián)網(wǎng)，是指網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間，通過通用的協(xié)議所串連而成的龐大國際網(wǎng)絡(luò)。
從工作方式上看，互聯(lián)網(wǎng)可以劃分為兩大塊，邊緣部分和核心部分。
邊緣部分：由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機組成，由用戶直接使用，用來進行通信和資源共享。
核心部分：由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成，為邊緣部分提供連通性和交換等服務(wù)。
03
計算機網(wǎng)絡(luò)的性能
想要衡量計算機網(wǎng)絡(luò)的性能，需要對應(yīng)的性能指標(biāo)。這部分內(nèi)容，對我們來說更加具體一些，對于分析問題也更實用一些。
速率：數(shù)據(jù)的傳輸速率，又稱數(shù)據(jù)率、比特率，單位是 bit/s。
帶寬：在通信原理中用帶寬表征信號所具有的頻帶寬度 (信號所包含諧波的最高頻率和最低頻率之差)，單位是 Hz。在計算機網(wǎng)絡(luò)中用帶寬表征通道傳送數(shù)據(jù)的能力 (單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的某信道所能通過的最高數(shù)據(jù)率)，單位是 bit/s。
吞吐量：單位時間內(nèi)通過某網(wǎng)絡(luò)的實際數(shù)據(jù)量，單位是 bit/s。
時延：數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時間，也稱延遲，單位是 s。互聯(lián)網(wǎng)在線服務(wù)，尤其是 To C 的在線服務(wù)，時延往往是極為重要的考慮因素，過高的時延約等于服務(wù)不可用。而時延是一個總體的概念，可以細分來看：
發(fā)送時延：主機或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間，單位是 s。發(fā)送時延 =?數(shù)據(jù)幀長度 (bit) /?發(fā)送速率 (bit / s)。
傳播時延：信號 (電磁波) 在信道中傳播所耗費的時間，單位是 s。傳播時延 = 信道長度 (m) /?信號在信道中的傳播速率 (m / s)。
處理時延：主機或路由器處理信息所耗費的時間，單位是 s。
排隊時延：信息傳遞過程中可能會經(jīng)過很多路由器，在路由器的輸入隊列和輸出隊列中可能會產(chǎn)生一定時間的排隊等待，這就是排隊時延，單位是 s。
綜上所述，總時延 =?發(fā)送時延?+ 傳播時延?+?處理時延 + 排隊時延
利用率：可分為信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率。信道利用率指該信道有數(shù)據(jù)通過的時間比率，網(wǎng)絡(luò)利用率指所有信道利用率的加權(quán)平均值。利用率越高，時延越大。當(dāng)前時延 =?空閑時延 /?(1 - 利用率)。
04
計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
如上圖所示，OSI 七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)概念比較清楚，理論比較完整，但相應(yīng)的也比較復(fù)雜和不夠?qū)嵱茫ㄟ^對其進行簡化，得到五層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，可以在簡潔性和理論完整性之間取得一個折中。該五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)是我們最常討論的體系結(jié)構(gòu)，自然也是面試的一個重點。
接下來，我們將對五層協(xié)議中所涉及的內(nèi)容，按照自上而下的順序作一個簡要的陳述。詳細的討論將在接下來的文章中展開，敬請期待！
應(yīng)用層
應(yīng)用層是體系結(jié)構(gòu)中的最高層，其任務(wù)是通過應(yīng)用進程間的交互來完成特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。應(yīng)用層協(xié)議定義的是應(yīng)用進程間通信和交互的規(guī)則。如 HTTP、DNS、SMTP等均屬于應(yīng)用層協(xié)議。
運輸層
運輸層負責(zé)為主機之間的進程通信提供通用的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。運輸層主要使用以下兩種協(xié)議：
傳輸控制協(xié)議 TCP ——?提供面向連接的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸單位是報文段。
用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 UDP ——?提供無連接的、盡最大努力 (不保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃? 的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其數(shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報。
網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層負責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)層把報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。
數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層的 IP 數(shù)據(jù)報組裝成幀 (包含同步信息，地址信息，差錯控制等)，在相鄰的兩結(jié)點之間的鏈路上進行傳送。
物理層
物理層的責(zé)任是用合適的電壓表示數(shù)據(jù)的值，0 或者 1。
綜上所述，本文關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念的總結(jié)就到這里了。在后續(xù)的文章中將會對本文中所講述的內(nèi)容進行詳細的展開，敬請期待！
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參考資料
《計算機網(wǎng)絡(luò)》謝希仁?著
《計算機網(wǎng)絡(luò)原理》陳妍、王志文、朱海萍、 李增智 編著
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