Daily Summary(130)

3.2_计算机网络

1、计算机网络的性能

①速率

速率：数据的传送速率

k(kilo)=10³=千，M(Mega)=10⁶=兆，G(Giga)=10⁹=吉，T (Tera)=l0¹²=太，P(Peta)=10¹⁵=拍，E(Exa)=10¹⁸=艾，Z(Zeta)=l0²¹=泽，Y(Yotta) =10²⁴=尧。

千=K=2¹⁰=1024，兆=M=2²⁰，吉=G=20³⁰，太=T= 20⁴⁰，拍=P=2⁵⁰，艾=E=20⁶⁰，泽=Z=20⁷⁰，尧=Y=2⁸⁰。此外，计算机中的数据量往往用字节B作为度量的单位(B代表 byte)。通常1B=8bit。

②带宽

• 某个信号具有的频带宽度（赫兹）
• 某信道所能通过的最高数据率（比特每秒bit/s）

③吞吐量

定义：在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

④时延

• 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。（发生在机器内部的发送器中，与发送速率有关）
  
• 传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间（发生在机器外部的传输信道媒体上，与信号传送的距离有关）
  
• 处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理
• 排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。

⑤时延带宽积（以比特为单位的链路长度）

时延带宽积=传播时延×带宽

⑥往返时间RTT

定义：双向交互一次所需的时间

⑦利用率

• 利用率有信道利用率和网络利用率两种。
• 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。
• 网络利用率则是全网络的信道利 用率的加权平均值。
• 信道利用率并非越高越好。
• 如果令D₀表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延 (设现在的网络利用率为U)
  

2、计算机网络体系结构

①五层体系结构

（1）应用层

• 任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
• 协议：应用进程间通信和交互的规则
• 数据单元：报文

（2）运输层

• 任务：负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
• 协议：
  • 传输控制协议TCP
    • 提供面向连接的、可靠的数据传输服务
    • 数据单元：报文段
  • 用户数据报协议UDP
    • 提供无连接的尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性）
    • 数据单元：用户数据报

（3）网络层

• 任务：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段和用户数据报封装成分组或包进行传送
  • 第一个任务是通过一定的算法，在互联网中的每一个路由 器上生成一个用来转发分组的转发表。
  • 第二个任务较为简单，就是每一个路由器在接收到一 个分组时，依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。
• 数据单元：（IP）数据报

（4）数据链路层

• 任务：
  • 在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。
  • 在接收数据时，控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。这样，数据链路层在收到一个帧后，就可从中提取出数据部分，上交给网络层。
• 控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错，数据链路层就简单地丢弃这个出了差错的帧，以免继续在网络中传送下去白白浪费网络资源。如果需要改正数据在数据链路层传输时出现的差错（这就是说，数据链路层不仅要检错，而且要纠错)，那么就要采用可靠传输协议来纠正出现的差错。这种方法会使数据链路层的协议复杂些。