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網際網路
電腦網路效能指標
網路中通訊
三種交換方式
網路分層協議模型
網際網路
組成:
- 邊緣部分
- 由所有串連在網際網路上的主機群組成
- 供使用者直接使用，用來進行資料交換(傳送資料、音頻或視頻)和資源共用
- 核心部分
- 功能:
- 向網路邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通訊(即傳送或接收各種形式的資料).
- 關鍵組成部分:
- 路由器(router),路由器是實現封包交換(packet switching)的關鍵構件,任務是轉寄收到的分組,這是網路核心部分最重要的功能
- 由ISP (Internet Service Provider)網際網路服務提供者提供
三級電腦網路:
電腦網路向使用者提供的最重要的功能:
- 連通性: 使上網使用者之間可以交換資訊
- 共用: 即資源共用(資訊共用 軟體共用 硬體共用)
網路體繫結構:
結構:
特點:
-
- 容錯能力
- 可擴充性
- 安全
- 網路中採取的安全措施包括:
- 防止未經授權地披露或竊取資訊
- 防止未經授權地修改資訊
- 防止拒絕服務實現這些目標的方法包括
- 確保機密性:
- 維護通訊完整性:
- 確保可用性:
網路劃分:
- 按範圍劃分:
- 廣域網路 WAN (Wide Area Network)
- 區域網路 LAN (Local Area Network)
- 城域網 MAN (Metropolitan Area Network)
- 個人區域網路 PAN (Personal Area Network)
- 按使用者劃分:
- 公用網 (public network)
- 專用網 (private network)
電腦網路效能指標
速率(rate)
定義 串連電腦網路的主機在數字通道上傳送資料的速率,單位是位元bit)
頻寬(bandwidth)
作用 網路的同學線路所能傳送資料的能力
定義本來是指訊號具有的頻頻寬度,單位是赫(或千赫,兆赫,吉赫等),現在是指數字通道所能傳送的"最高資料率",單位是"位元每秒"或 b/s (bit/s)
輸送量(throughput)
定義 表示在單位時間內通過某個網路(或通道,介面)的資料量
注意輸送量受網路的頻寬或網路的額定速率的限制
時延(delay)
分類:
-
- 傳輸時延(發送時延)
- 發送資料時,資料區塊從結點進入傳輸媒體所需要的時間也就是從發送資料幀的第一個位元算起,到該幀的最後一個位元發送完畢所需的時間
- 傳播時延
- 處理時延
- 交換結點為儲存轉寄而進行一些必要的處理所花費的時間
- 排隊時延
- 定義:
- 結點緩衝隊列中分組排隊所經曆的時延
- 決定因素:
- 排隊時延的長短往往取決於網路中當時的通訊量
- 分類:
- 輸入隊列中排隊等待處理
- 輸出隊列中排隊等待處理
總時延:
總時延= 發送時延+傳播時延+處理時延+處理時延
注意:
對於高速網路鏈路,我們提高的僅僅是資料的發送速率而不是位元在鏈路上的傳播速率.提高鏈路頻寬減小了資料的發送時延
圖解:
時延頻寬積
時延頻寬積 = 頻寬 × 傳播時延
往返時間RTT(round-Trip Time)
從發送資料開始到接收到對方的確認的時間值
利用率
- 通道利用率 某通道有百分之幾的時間是被利用的(有資料通過,完全閒置通道的利用率是零,通道利用率並非越高越好)
- 網路利用率 則是全網路的通道利用率的加權平均值
網路中通訊
網路中兩種通訊方式:
客戶/伺服器方式_C/S (Client/Server方式)
-
- 定義:
- 用戶端:
- 通訊時主動向遠地伺服器發起通訊(主動)
- 不需要特殊的硬體和很複雜的作業系統(簡單)
- 用戶端程式的地址為可變的(IP不固定)
- 伺服器端:
- 被動地等待通訊請求可同時處理多個遠地或本地客戶的請求(被動)
- 需要強大的硬體和進階的作業系統支援.(複雜)
- 伺服器端程式的地址為固定的(IP固定)
對等方式P2P(Peer-to-Peer方式)
-
- 串連方式:
- 兩個主機都運行對等串連軟體（P2P 軟體）,它們就可以進行平等的,對等串連通訊
- 特點:
- 通訊時並不區分哪一個是服務要求方還是服務提供者,雙方都可以下載對方已經儲存在硬碟中的共用文檔
瀏覽器/伺服器_B/S(Browser/Server方式)
-
- 說明:
- 它是隨著Internet技術的興起，對C/S模式應用的擴充.在這種結構下，使用者工作介面是通過IE瀏覽器來實現的
- 用戶端(也具備C/S用戶端的三個特點): 瀏覽器(一般無須任何使用者程式)
- 伺服器端(也具備C/S用戶端的三個特點): Web伺服器
- 優點:
- 具有分布性特點，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業務處理。
- 業務擴充簡單方便，通過增加網頁即可增加伺服器功能。
- 維護簡單方便，只需要改變網頁，即可實現所有使用者的同步更新。
- 開發簡單，共用性強
- 缺點:
- 個人化特點明顯降低，無法實現具有個人化的功能要求。
- 操作是以滑鼠為最基本的操作方式，無法滿足快速控制項目的要求。
- 頁面動態重新整理，響應速度明顯降低。
- 無法實現分頁顯示，給資料庫訪問造成較大的壓力。
- 功能弱化，難以實現傳統模式下的特殊功能要求。
影響網路通訊的成功與否的內部因素包括:
通訊要素:
- 三個共同的要素:
- 傳達訊息方法:
- 分段 – 將通訊劃分為多個片段.
- 多工 – 交替發送經過介質的片段
網路組成及串連:
三種交換方式
電路交換
特點:
-
- 連線導向的
- 傳送電腦資料效率低(由於電腦資料具有突發性,這導致通訊線路的利用率很低)
電路交換的三個階段:
電路交換的"交換"含義:
轉接(把一條電話線轉接到另一條電話線,使它們連通起來)
報文交換
報文特點:
-
- 發送端 把資料區段前面添加上首部構成報文.發送出去
- 接收端 收到報文後剝去首部取得報文
報文首部:
-
- 報文的首部都含有地址等控制資訊
- 分報文換網中的結點交換器根據收到的報文首部中地址資訊,把報文轉寄到下一個結點交換器.直到達最終目的地
路由器處理報文的過程:
-
- 把收到的報文先放入緩衝（暫時儲存）
- 尋找轉寄表,找出到某個目的地址應從哪個連接埠轉寄
- 把報文送到適當的連接埠轉寄出去
封包交換
分組特點:
-
- 發送端 把較長的報文劃分成較短的,固定長度的資料區段.每一個資料區段前面添加上首部構成分組.以"分組"作為數據傳輸單元.依次把各分組發送到接收端
- 接收端 收到分組後剝去首部,最後還原成原來的報文
分組首部:
-
- 每一個分組的首部都含有地址等控制資訊
- 封包交換網中的結點交換器根據收到的分組的首部中的地址資訊,把分組轉寄到下一個結點交換器.直到達最終目的地
路由器處理分組的過程:
-
- 把收到的分組先放入緩衝（暫時儲存）
- 尋找轉寄表,找出到某個目的地址應從哪個連接埠轉寄
- 把分組送到適當的連接埠轉寄出去
網際網路核心部分採用封包交換的優點:
-
- 高效 動態分配傳輸頻寬,對通訊鏈路是逐段佔用
- 靈活 以分組為傳送單位和尋找路由
- 迅速 不必先建立串連就能向其他主機發送分組
- 可靠 保證可靠性的網路通訊協定
封包交換帶來的問題:
-
- 分組在各結點儲存轉寄時需要排隊,這就會造成一定的時延
- 分組必須攜帶的首部（裡面有必不可少的控制資訊）也造成了一定的開銷
三種轉寄的比較
網路分層協議模型
根據 TCP/IP協議簇的協議來命名 PDU:
- 應用程式層 資料 一般術語 泛指應用程式層使用的 PDU
- 傳輸層 資料區段 傳輸層 PDU
- 網路層 資料包 網路層 PDU
- 鏈路層 幀 網路接入層 PDU
- 物理層 位元(位) 通過介質實際傳輸資料時使用的 PDU
OSI 七成協議模型
- 應用程式層 例如HTTP、SMTP、SNMP、FTP、Telnet、SIP、SSH、NFS、RTSP、XMPP、Whois、ENRP
- 展示層 例如XDR、ASN.1、SMB、AFP、NCP
- 會話層 例如ASAP、TLS、SSH、ISO 8327 / CCITT X.225、RPC、NetBIOS、ASP、Winsock、BSD sockets
- 傳輸層 例如TCP、UDP、RTP、SCTP、SPX、ATP、IL
- 網路層 例如IP、ICMP、IGMP、IPX、BGP、OSPF、RIP、IGRP、EIGRP、ARP、RARP、X.25
- 資料連結層 例如乙太網路、令牌環、HDLC、框架轉送、ISDN、ATM、IEEE 802.11、FDDI、PPP
- 物理層 例如線路、無線電、光纖
分層的好處:
- 各層之間是獨立的
- 靈活性好
- 結構上可分割開
- 易於實現和維護
- 能促進標準化工作
相關概念:
- 實體(entity) 任何可發送或接收資訊的硬體或軟體進程
- 協議 控制兩個對等實體進行通訊的規則的集合( 協議是"水平的",是控制對等實體之間通訊的規則.下面的協議對上面的服務使用者是透明的 )
- 服務服務是"垂直的",是由下層向上層或上層向下層通過層間介面提供的
協議模型:
封裝資料包的過程
TCP 傳給 IP 的資料單元稱作 TCP 報文段或簡稱為 TCP段(TCP segment) ，傳給網路介面層的資料單元稱作 IP 資料報(IP datagram).通過乙太網路傳輸的位元流稱作幀(Frame)
分用即解包的過程
不同層直接協議關係
不同的BSD版及其重要的TCP-IP特性
電腦網路概述
