网络原理

基础概念

网络是由通信介质将不同地理位置的计算机连接起来，实现数据交换的系统。

按使用性质分类

• 公用网：对所有人提供服务
• 专用网：对特定领域服务，不对公众服务。

按覆盖范围分类

• 局域网（LAN）：小距离范围内，设备数有限。
• 广域网（WAN）：距离远，覆盖广。
• 城域网（MAN）：介于局域网和广域网，
• 范围是客观因素，会产生通信介质、协议、设备选择上的差异。

按拓扑结构分类

• 总线型
• 星型
• 环型
• 树型
• 网状型
• 不同拓扑结构的选择，是在传输延迟、可靠性、成本等因素上的权衡。

按网络的传输方式分类

• 点对点：两个设备间专属通道。
• 广播：所有设备共享信道，需要解决冲突问题。

常见概念

• 互联网：网络与网络之间形成的庞大网络。
• 因特网：世界上最大的互联网，基于TCP/IP协议。
• 教育网：属于广域网+专用网
• 以太网：局域网技术标准，总线型或星形，采用广播的传输方式。
• 通信协议：两个或两个以上实体交换信息的规则和标准。构成要素：
  • 语义：通信内容所表达的意义。
  • 语法：通信内容的规则和结构。
  • 时序：信息交换中的时序关系，传输速率、时延、丢失处理等。

网络的性能指标

• 速率：比特率，每秒传输的比特数。
• 带宽：通信线路的最高传输速率。
• 吞吐量：单位时间内通过网络的数据量，通常指实际测量。
• 时延：数据从一端到另一端的时间。
  • 发送时延：=数据帧长度/发送速率，与传输介质和距离无关。
  • 传播时延：=信道长度/传播速率，数据在信道中传播的时间。
  • 处理时延：设备收到数据帧后，进行分析校验提取的时间。
  • 排队时延：网络设备收到数据桢后，需要排队等待处理的时间。
  • 往返时延：发送端发送数据开始到接收到确认的时间。
• 利用率：信道有数据通过时间的百分比。
• 网络抖动：=最大时延-最小时延，网络负载变化时，时延的变化范围。
• 丢包率：丢失数据包占总数据包数量的百分比。

OSI 七层协议

OSI模型：开放系统互联参考模型，是 ISO 提出的标准框架。
特点：采用分层结构，每一层实现不同功能，有自己的协议。

层次划分原则

• 各节点有相同的层次。
• 各节点同层次功能相同。
• 同节点相邻层次通过接口通信。
• 同节点高层依赖底层的服务。
• 各节点同层通过协议通信。

七层模型：物数网传会表应

• 物理层：传输比特流，解决物理介质传输问题，屏蔽传输介质差异。
• 数据链路层：传输桢，提供一条无差错的链路，解决差错控制和流量控制问题。
• 网络层：实现在节点之间创建逻辑链路，解决网络与网络之间的互联问题。
• 传输层：实现端到端传输，解决数据分段、复用、可靠传输问题。
• 会话层：解决会话建立、维持、同步问题。
• 表示层：定义数据格式及加解密压缩等。
• 应用层：对应到具体应用场景的协议。

各层中继设备

• 物理层：转发器
• 数据链路层：网桥、交换机
• 网络层：路由器
• 网络层以上：网关