计算机网络概述思维导图

U326722274

2023-03-04

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计算机网络概述

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思维导图大纲

1.计算机网络的定义

所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。

其基本特征体现在三个方面：

(1)资源共享

(2)不同地理位置的“自治计算机”

(3)计算机之间必须遵守共同的网络协议

功能

数据通信

可实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递

资源共享

软件共享、硬件共享、数据共享

分布式处理

当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给计算机网络当中的其他计算机系统，从而利于空闲计算机资源以提高整个系统的利用率

提高可靠性

计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机

负载均衡

将工作任务均衡地分配给计算机网络当中的各台计算机

特性

连通性

使上网用户之间可以非常便捷、非常经济地交换各种信息好像这些用户终端都彼此直接连通一样。

共享

实现信息共享、软件共享、硬件共享。由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样地方便使用。

2.计算机网络的分类

(1)按覆盖范围分类

局域网：

一般用微型计算机通过高速通信线路相连，数据传输速率较快，通常在10Mbit/s以上，误码率较低。

局域网从介质访问控制方法来看可分为共享式介质和交换式局域网。

城域网：

介于局域网和广域网之间的高速计算机网络。满足几千米范围内多个局域网互连需求

广域网：

是远距离、大范围的计算机网络，覆盖范围一般是几十公里～几千公里的广阔地理区域，其主要作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享，并且通信线路大多租用公用通信网络(如公用电话网PSTN)。

但其覆盖范围有限，是一个小的地理区域(例如：办公室、大楼和方圆几公里远的地域)内的专用网络。

广域网从逻辑功能上分为资源子网(由主计算机系统、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源)和通信子网(通信控制处理器、通信线路、其他通信设备)。其中通信子网主要采用分组交换技术。

(2)按拓扑结构分类

网络拓扑结构：

主要指通信子网的拓扑构型。通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构。

广播式网络

是指一个公共信道被多个网络结点共享，对应的网络拓扑结构有树型、环型、总线型、无线通信与卫星通信。

方便用户使用的工具软件（网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天软件等）

点对点线路

是指每个物理线路链接两个结点。对应的拓扑结构有树型、环型、星型与网状型。

3.计算机网络的组成

(1)组成部分

硬件

主机（端系统）

通信链路（双绞线、光纤等）

交换设备（交换机、路由器等）

通信处理机（网卡等）

软件

实现资源共享的软件

协议

(2)工作方式

互联网的组成

边缘部分

通信方式

客户-服务器方式（C/S）

对等方式（P2P）

核心部分

交换方式

电路交换

电话在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源

报文交换

整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

分组交换

单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

(3)功能组成

资源子网

资源子网由计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。

通信子网

网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合,通信设备、网络通信协议、通信控制软件等属于通信子网，是网络的内层，负责信息的传输。主要为用户提供数据的传输，转接，加工，变换等

4.计算机网络的发展

计算机网络发展

传统互联网

TCP/IP

万维网(web)

应用爆炸

云计算、大数据、人工智能

整合资源广泛共享

互联网发展

我国的互联网发展

我国互联网的建设

我国互联网发展最新统计数据

我国建成下一代互联网

互联网发展的三个阶段

从单个网络ARPANET向互连网方向发展

TCP/IP协议初步成型

建成三级结构的互联网

互联网分为了主干网、地区网和校园网(企业网)

形成多层次ISP结构的互联网

三层ISP结构分为主干ISP,地区ISP,本地ISP。本地ISP给用户提供最直接的服务,本地ISP可以连接到地区ISP,也可以连接到主干ISP

5.计算机网络体系结构

分层设计的优点

各层之间独立、灵活性好、结构上可分开、易于实现和维护、能促进标准化工作

层次划分原则

抽象的分层模型

实体

表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

协议

是控制两个对等实体进行通信的规则的集合

服务

下层实体为上层实体提供的功能的集合，协议实现的诸功能中，能被上层看见的功能

服务接入点SAP

提供给上层使用，n层SAP就是n＋1层可以访问n层服务的地方

计算机网络的参考模型

国际标准:ISO/OSI模型

物理层

实现物理bit的传输

数据链路层

实现相邻结点间链路的可靠有效传输

网络层

在网络中任意两个节点的传输分组

传输层

保证端到端的可靠传输

会话层

建立、管理和终止会话

表示层

数据如何表示和加密

应用层

网络服务与使用者应用程序间的一个接口

事实上的标准： TCP/IP 模型

应用层

对应OSI模型的最高三层

TELNET、 FTP、 SMTP、 HTTP、 SNMP、 DNS

传输层

对应OSI模型的传输层

负责主机中两个进程之间的通信

TCP (传输控制协议） UDP用户数据报

网际层（IP层）

对应OSI模型的网络层

有效解决异种网络的互连问题

IP协议

网络接口层

对应OSI物理层和数据链路层

子主题 1

原理参考模型

6.计算机网络的性能指标

带宽(单位bps)

数字信道所能传送的“最高数据率”

在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。

数据率(单位bps)

信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率

计算机向网络发送比特的速率

吞吐量

在单位时间内通过某个网络的数据量

吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

时延

一个报文或分组从网络的一端传输到另一端所需的时间

发送时延

结点在发送数据时，使数据块从发送结点进入到传输媒体所需要的时间

传播时延

电磁波在信道中传播一定的距离所花费的时间

处理时延

数据在结点为存储转发而进行一些必要处理所花费的时间

排队时延

结点缓存队列中分组排队所经历的时延

时间的长短取决于网络中当时的通信量

时延带宽积

时延带宽积=传播时延×带宽

以比特为单位的链路长度

往返时间RTT

往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方接受到来自收方的确认（假设收方收到数据后立即发送确认），共经历的时间

往返时间与带宽的乘积就是往返时间带宽积

利用率

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）

完全空闲的信道的利用率是零

信道利用率并非越高越好

时延与利用率的关系

7.网络与互联网

网络：

把许多计算机连接在一起。

互连网：

把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。

因特网：

指由成千上万台设备组成的数据网络，属于互联网中的其中一种。

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