计算机网络-自顶向下—第一章概述重点复习笔记
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概述
1.2网络边缘
一：多种接入网类型
1.3网络核心
分组交换和电路交换的性能区别
电路交换circuit switching
数值示例
分组交换Packet switching
分组交换 vs 电路交换
1.4分组交换中的性能（吞吐量，丢包和延迟）
分组交换的四大延迟以及计算方式
瓶颈链路和端到端吞吐量
1.5协议层次以及服务模型
OSI模型以及TCP/IP模型的层次结构
ISO/OSI 参考模型（七层）：
各个层次协议的数据单元（PDU）以及封装过程
TCP/IP协议栈各层的典型协议
概述
一些常用协议及其对应的端口1：
- HTTP（超文本传输协议）：默认端口 80，用于网页浏览和数据传输。
- HTTPS（安全超文本传输协议）：默认端口 443，在 HTTP 协议基础上提供了数据加
- FTP（文件传输协议）：控制通道端口 21，数据通道端口 20。
- SMTP（简单邮件传输协议）：默认端口 25，用于发送电子邮件。
- POP3（邮局协议版本 3）：默认端口 110，用于接收电子邮件。
- DNS（域名系统）：默认端口 53，用于域名解析，支持 TCP 和 UDP。
- Telnet（远程登录协议）：默认端口 23，提供明文的远程登录服务。
- DHCP（动态主机配置协议）：服务器端端口号为 67，客户机端端口号为 68。
1.2网络边缘
一：多种接入网类型
- DSL（digital subscriber line）（数字用户线）
-
- 采用的是现存的到交换局的DSLAM的电话线，DSL线路上数据被传到互联网，语音被传到电话网
- 2.5Mbps上行，24Mbps下行
- DSL每个用户一个专用线路到中心
- HFC（混合光纤同轴电缆）
-
- 不对称，最高30Mbps的下行传输速率，2Mbps上行传输速率
- 线缆和光纤网络将家庭用户介入到ISP路由器
- 各个用户共享到线缆头部的接入网络
- 光纤（光纤接入网）
-
- Fiber Optic Access Network
- 抗干扰能力强，带宽可达100Mbps-10Gps
- 容量极大，FTTH（光纤到户）FTTB（到楼）
- 双绞线（Twisted Pair）
-
- 结构：由两根相互绝缘的导线按一定密度绞合而成，多根双绞线包裹在护套内形成电缆（如常见的网线）。
- 特点：成本低、布线灵活，广泛用于以太网（如 10/100/1000BASE-T）和电话网络。
- 传输方式：通过电信号传输数据，抗干扰能力取决于绞合密度和屏蔽层（分为非屏蔽双绞线 UTP 和屏蔽双绞线 STP）。多半是直接接入到用户家里的
- 无线接入网络
-
- 各个无限端系统共享无线接入网（从端系统到无线路由器）
-
1.3网络核心
分组交换和电路交换的性能区别
- 由互联路由器组成的网状结构
- 核心问题：数据如何穿越网络？
方式：
- 电路交换：每次通话专用电路（如电话网）
- 分组交换：数据分成小包穿越网络
电路交换circuit switching
- 端到端资源为“呼叫”保留（如带宽、交换容量）
- 资源专用、不可共享
- 性能有保障，需建立连接
资源划分方式：
- 频分复用（FDM）
- 时分复用（TDM）
数值示例
传输640kb文件，链路速率1.536Mbps，TDM有24时隙/秒，建立电路耗时500ms：
- 每条链路分得：1.536Mbps / 24 = 64kbps
- 文件传输时间：640kb / 64kbps = 10s
- 总耗时 = 10s + 0.5s = 10.5s
分组交换Packet switching
- 数据分为分组，动态共享网络资源
- 每个分组占用整个链路带宽
- 实现方式：
-
- 存储转发（store-and-forward）
- 分组到达后排队（可能引发拥塞）
分组交换 vs 电路交换
- 分组交换支持突发型通信
- 资源共享、无需建立连接
- 但可能引发拥塞 → 分组延迟/丢失
- 音视频类应用需类似电路交换的服务保障（带宽预留）
1.4分组交换中的性能（吞吐量，丢包和延迟）
分组交换的四大延迟以及计算方式
丢包与时延的来源：
- 节点处理时延（检查位错、决定输出链路）
- 排队时延（输出链路拥堵时等待传输Queueing delay）
- 传输时延（从输出端口发送一个分组所需时间 = L/R，Transmission delay）
- 传播时延（传播距离/速度，Propagation delay）
瓶颈链路和端到端吞吐量
吞吐量：单位时间内存储的比特数量
定义：
- 每单位时间内传输的比特数（bit/s）
- 可分为瞬时吞吐量与平均吞吐量
瓶颈链路 决定了端到端吞吐量：
- 每条链路速率不同，最慢链路限制整体传输速率
1.5协议层次以及服务模型
OSI模型以及TCP/IP模型的层次结构
互联网协议栈五层模型：
- 应用层（HTTP、FTP、SMTP等）
- 传输层（TCP、UDP）
- 网络层（IP等）
- 链路层（以太网、PPP等）
- 物理层（比特传输）
ISO/OSI 参考模型（七层）：
在五层模型基础上增加：
- 会话层：同步、检查点、恢复
- 表示层：加密、压缩、数据格式转换
注：实际互联网协议栈通常省略这两层
| OSI 模型（7 层） | 功能 | TCP/IP 模型（4 层） | 典型协议 |
| 应用层 | 为用户应用提供服务 | 应用层 | HTTP、FTP、SMTP |
| 表示层 | 数据格式转换、加密 | \（合并到应用层） | \ |
| 会话层 | 建立、管理会话 | \（合并到应用层） | \ |
| 传输层 | 端到端数据传输 | 传输层 | TCP、UDP |
| 网络层 | 路由与寻址 | 网络层 | IP、ICMP、IGMP |
| 数据链路层 | 相邻节点间帧传输 | 链路层 | 以太网、PPP、802.11 |
| 物理层 | 比特流传输 | \（合并到链路层） | 光纤、双绞线 |
各个层次协议的数据单元（PDU）以及封装过程
- 每一层在数据前加上其专属头部信息
- 数据封装在封装中，形成协议数据单元（PDU）
应用层：报文
传输层：报文段（TCP），或者数据报（UDP）
网络层：数据报（IP）
链路层：帧
物理层（比特）
TCP/IP协议栈各层的典型协议
- 应用层：
-
- HTTP（网页）、FTP（文件传输）、SMTP（邮件发送）、DNS（域名解析）、DHCP（IP 配置）。
- 传输层：
-
- TCP（可靠连接）、UDP（无连接）。
- 网络层：
-
- IP（路由）、ICMP（网络诊断，如 ping）、IGMP（组播管理）。
- 链路层：
-
- 以太网（Ethernet）、PPP（拨号上网）、Wi-Fi（802.11）、ARP（IP→MAC 地址转换）。