『壹』 計算機網路
位元組 也叫Byte，是 計算機 數據的基本 存儲單位 。
8bit(位)=1Byte(位元組)
1024Byte(位元組)=1KB
1024KB=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
其中：K是千 M是兆 G是吉咖 T是太拉。
在電腦里一個中文字是占兩個位元組的。
網際網路發展三個階段
1、是從單個網路ARPANET向互聯網發展的過程
2、建成了三級結構的網際網路
3、逐漸形成多層次ISP結構的網際網路
計算機網路類別：廣域網、城域網、區域網lan、個人區域網
不同使用者網路
公用網、專用網。
接入網用來把用戶接入網際網路的網路 又稱本地接入網、居民接入網。
計算機網路性能指標
速率 比特bit網路技術中的速率指的是連接在計算機網路上的主機在數字信道上傳送數據的速率也成為數據率或比特率、
帶寬 指某個信號具有的 頻帶寬度 單位khz 、表示網路的通信線路所能傳送數據的能力因此網路帶寬表示在單位時間內從網路中的某一點到另一點所能通過的「最高數據率「」 這種意義的帶寬單位是比特每秒 b/s
、 吞吐量 表示在單位時間內通過某個網路(或信道、介面)的數據量 吞吐量受網路的帶寬或網路的額定速率限制
例如，對於一個 100 Mbls 的乙太網，其額定速率是 100 Mbls ，那麼這個數值也是該乙太網的吞吐量的絕對上限值。因此，對 100 Mb/s 的乙太網，其典型的吞吐量可能也只有 70 Mb/s 。請注意，有時吞吐量還可用每秒傳送的位元組數或幀數來表示。、
時延 是指數據從網路的一端傳遞到另外一端所需的時間也成為延遲 或遲延。
網路時延由以下幾部分組成
1、 發送時延 是主機或路由器發送數據傳送數據幀所需要的時間也就是從發送數據幀的第一個比特算起,到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
2、 傳播時延 是電磁波在信號中傳播一定的距離需要花費的時間.
3、處理時延
主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理
4、排隊時延
對於高速網路鏈路，我們提高的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。
提高發送速率只是減小了數據的發送時延。
5、時延帶寬積
又稱為以比特為單位的的鏈路長度
6、往返時間RTT
往返時間 RTT 從發送方發送數據開始， 到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。
7、利用率
信道利用率、網路利用率兩種
信道或網路利用率過高會產生非常大的時延
網路當前時延 = 空閑時的時延 /（1 - 利用率）
一般說來，小時延的網路要優於大時延的網路 在某些情況下，一個低速率、小時延
的網路很可能要優於一個高速率但大時延的網路。
必須指出，在總時延中，究竟是哪一種時延佔主導地位，必須具體分析
計算機網路的非性能特徵
1、費用
2、質量
3、標准化
4、可靠性
5、可擴展性可升級性
6、易於管理和維護
計算機網路體系結構
把計算機網路的各層及其協議的集合 稱為網路的體系結構。
協議與劃分層次
為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定 稱為網路協議。 結構應該是層次式的
1、語法 2、語義 3、同步
分層好處
1、各層之間是獨立的
2、靈活性好
3、 結構上可分割開
4、易於實現和維護
5、促進標准化工作
各層要完成的功能
實體、 協議、服務、服務訪問點
實體表示任何可發送或接收信息的 硬體或軟體進程。許多情況下，實體是 一個特定的軟體模塊。
協議是控制兩個對等實體 (或多個實體)進行通信的規則的集合
在同一系統中相鄰兩層的實體 進行交互的地方 稱為服務訪問點 SAP 實際是一個邏輯介面
首先要強調指出，物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據
比特流，而不是指具體的傳輸媒體。
特性
1、機械特性
2、電氣特性
3、功能特性
4、過程特性
數據通信系統可劃分為三大部分 源系統 ： 源點、發送器
目的系統 接收器、終點
通信的目的是傳送消息
數據是運送消息的實體
信號是數據的電氣或電磁的表現
根據信號中代表消息的參數的取值方式不同，信號可分為兩大類
1、模擬信號或連續信號 代表取值連續的
2、數字信號或離散信號 代表取值離散的
信道基本概念
1、單向通信
2、雙向交替通信
3、雙向同時通信
來自信源的信號常稱為基帶信號
系帶信號包含有較多的低頻成分，而許多信道並不能傳輸這種低頻分量或直流分量。解決這個問題 必須對基帶信號進行調制。
信道的極限容量
數字通信優點 在接收端只要我們能從失真的波形識別出原來的信號
限制碼元在信道上的傳輸速率的因素
1、信道能夠通過的頻率范圍
2、信噪比
物理層下的傳輸媒體 也稱為傳輸介質或傳輸媒介 它就是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路.
傳輸媒體分為 1、導向傳輸媒體
1、雙絞線
2、同軸電纜
3、光纜
2、非導向傳輸媒體。
1、點對點信道
2、廣播信道
鏈路是 從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換結點。
數據鏈路 網路適配器
數據鏈路層協議數據單元-幀
數據鏈路層 把網路層交下來的數據構成幀發送到鏈路上，以及把接收到的幀中數據取出並上交給網路層。在網際網路中，網路層協議數據單元就是 IP 數據報
三個基本問題
每一種鏈路層協議都規定了幀的數據部分的長度上限--最大傳送單元MTU
2、透明傳輸
3、錯檢測
比特差錯 ：比特傳輸過程中可能產生差錯 誤碼率：錯誤比特在所有中的比率。
網路傳輸數據時採用差錯檢測措施 目前數據鏈路層廣泛使用循環冗餘檢驗CRC檢錯技術。
PPP協議特點
1、簡單
2、封裝成幀
3、透明性
4、多種網路層協議
5、多種類型鏈路
6、差錯檢測
7、檢測連接狀態
8、最大傳送單元
9、網路層地址協商
10、數據壓縮協商
PPP協議不需要的功能
1、糾錯 只進行檢錯 PPP協議是不可靠的傳輸協議。
2、流量控制
3、序號
4、多點線路
5、半雙工或單工鏈路 PPP只支持全雙工鏈路
PPP協議組成
1、一個將IP數據封裝到串列鏈路的方法
2、一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議LCP
3、一套網路控制協議NCP
PPP協議的幀格式
1、欄位的意義
首4個尾2個 信息欄位長度可變不超過1500位元組
尾部中的第一個欄位是使用CRC的幀檢驗序列FCS
2、位元組填充
3、零比特填充
PPP協議工作狀態
PPP鏈路的起始和終止狀態永遠是「鏈路靜止「狀態 這時在PC機和ISP的路由器之間並不存在物理層連接。
鏈路的另一端可以發送以下幾種響應的一種
1、配置確認幀
2、配置否認幀 所有選項都理解不能接受
3、配置拒絕幀 選項有的無法理解或者識別 需要協商
使用廣播信道的數據鏈路層
區域網的數據鏈路層
區域網主要特點 ：網路為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限。
優點：
1、具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。
2、便於系統的擴展和逐漸地演變、各設備的位置可靈活調整改變
3、提高了系統的可靠性、可用性、生存性
『貳』 計算機網路的性能
計算機網路的性能一般是指它的幾個重要的性能指標。但除了這些重要的性能指標外，還有一些非性能特徵(nonperformance characteristics)也對計算機網路的性能有很大的影響。本節將討論這兩個方面的問題。計算機網路的性能指標，性能指標從不同的方面來度量計算機網路的性能。下面介紹常用的七個性能指標。我們知道，計算機發送出的信號都是數字形式的。比特(bit)來源於binary digit，意思是一個「二進制數字」，因此一個比特就是二進制數字中的一個1或0。比特也是資訊理論中使用的信息量的單位。網路技術中的速率指的是數據的傳送速率，它也稱為數據率(data rate)或比特率(bit rate)。速率是計算機網路中最重要的一個性能指標。速率的單位是bit/s(比特每秒)(或b/s，有時也寫為bps，即bit per second)。當數據率較高時，就常常在bit/s的前面加上一個字母。例如，k(kilo)=103=千，M (Mega)=10=兆，G(Giga)=109=吉，T(Tera)=10=太，P(Peta)=10=拍，E(Exa)=1018=艾，Z(Zetta)=101-澤，Y(Yotta)=104=堯。這樣，4x10'bit/s的數據率就記為40Gbit/s。現在人們在談到網路速率時，常省略了速率單位中應有的bit/s，而使用不太正確的說法，如「40G的速率」。另外要注意的是，當提到網路的速率時，往往指的是額定速率或標稱速率，而並非網路實際上運行的速率。
『叄』 計算機網路的性能指標有哪些簡述其概念。
計算機網路的性能一般指它的幾個重要的性能指標。但除了這些重要的性能指標外，還有一些非性能特徵也對計算機網路的性能有很大的影響。
性能指標從不同的方面來度量計算機網路的性能。下面總結下常用的七個性能指標。
1、速率
計算機發送出的信號都是數字形式的。比特(bit)是計算機中的數據量的單位，也是資訊理論中使用的信息量單位。英文字bit來源binary digit(一個二進制數字)，因此一個比特就是二進制數字中的一個1或0。網路技術中的速率指的是鏈接在計算機網路上的主機在數字信道上傳送數據的速率，也稱為數據率(data rate)或者比特率(bit rate)。速率的單位是b/s(比特每秒)或者bit/s，也可以寫為bps，即bit per second。當數據率較高時，可以使用kb/s(k=10^3=千)、Mb/s(M=10^6=兆)、Gb/s(G=10^9=吉)或者Tb/s(T=10^12=太)。現在一般常用更簡單並不是很嚴格的記法來描述網路的速率，如100M乙太網，而省略了b/s，意思為數據率為100Mb/s的乙太網。這里的數據率通常指額定速率。
2、帶寬
帶寬本上包含兩種含義：
(1)帶寬本來指某個信號具有的頻帶寬度。信號的帶寬是指該信號所包含的各種不同頻率成分所佔據的頻率范圍。例如，在傳統的通信線路上傳送的電話信號的標准帶寬是3.1kHz(從300Hz到3.1kHz，即聲音的主要成分的頻率范圍)。這種意義的帶寬的單位是赫茲。在以前的通信的主幹線路傳送的是模擬信號(即連續變化的信號)。因此，表示通信線路允許通過的信號頻帶范圍即為線路的帶寬。
(2)在計算機網路中，貸款用來表示網路的通信線路所能傳送數據的能力，因此網路帶寬表示在單位時間內從網路的某一點到另一點所能通過的「最高數據量「。這種意義的帶寬的單位是」比特每秒「，即為b/s。子這種單位的前面也通常加上千(k)、兆(M)、吉(G)、太(T)這樣的倍數。
3、吞吐量
吞吐量(throughput)表示在單位時間內通過某個網路(或信道、介面)的數據量。吞吐量進場用於對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網路。顯然，吞吐量受到網路的帶寬或網路的額定速率的限制。例如，對於一個100Mb/s的乙太網，其額定速率為100Mb/s，那麼這個數值也是該乙太網的吞吐量的絕對上限值。因此，對100Mb/s的乙太網，其典型的吞吐量可能只有70Mb/s。
4、時延
時延指數據(一個報文或者分組)從網路(或鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是一個非常重要的性能指標，也可以稱為延遲或者遲延。
網路中的時延由以下幾部分組成：
(1)發送時延 發送時延是主機或路由器發送數據幀所需要的時間，也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需時間。發送時延也可以稱為傳輸時延。發送的時延=數據幀長度(b)/發送速率(b/s)。
對於一定的網路，發送時延並非固定不變，而是與發送的幀長成正比，與發送數率成反比。
(2)傳播時延 傳播時延是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間。
傳播時延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播數率(m/s)
電磁波在自由空間的傳播速率是光速，即3.0×10^5 km/s。電磁波在網路傳輸媒體中的傳播速率比在自由空間低一些，在銅線電纜中的傳播速率約為2.3×10^5 km/s，在光纖中的傳播速率約為2.0×10^5 km/s。
(3)處理時延 主機或路由器在收到分組時需要花費一定的時間處理，分析分組首部、從分組中提取數據部分、進行差錯檢驗、查到適當路由等，這就產生了處理時延。
(4)排隊時延 分組在經過網路傳輸時，要經過許多的路由器。但分組在進入路由器後要先在輸入隊列中排隊等待處理。在路由器確定了轉發介面後，還要在輸出隊列中排隊等待轉發。這就產生了排隊延時。排隊延時通常取決於網路當時的通信量。
這樣數據在網路中盡力的總延時就是
總延時 = 發送延時 + 傳播延時 + 處理延時 + 排隊延時
對於高速網路鏈路，提高的僅僅是數據的發送數率而不是比特在鏈路上的傳播速率。荷載信息的電磁波在通信線路上的傳播速率與數據的發送速率並無關系。提高的數據的發送速率只是減小了數據的發送時延。
5、時延帶寬積
把以上兩個網路性能的兩個度量，傳播時延和帶寬相乘，就等到另外一個度量：傳播時延帶寬積，即
時延帶寬積 = 傳播時延 × 帶寬
例如，傳播時延為20ms，帶寬為10Mb/s，則時延帶寬積 = 20 × 10 × 10^3 /1000 = 2 × 10^5 bit。這就表示，若發送端連續發送數據，則在發送的第一個比特即將達到終點時，發送端就已經發送了20萬個比特，而這20萬個bit都在鏈路上向前移動。
6、往返時間RTT
在計算機網路中，往返時間RTT也是一個重要的性能指標，表示從發送方發送數據開始，到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。對於上面提到的例子，往返時間RTT就是40ms，而往返時間和帶寬的乘積是4×10^5(bit)。
顯然，往返時間與所發送的分組長度有關。發送很長的數據塊的往返時間，應當比發送很短的數據塊往返時間要多些。
往返時間帶寬積的意義就是當發送方連續發送數據時，即能夠及時收到對方的確認，但已經將許多比特發送到鏈路上了。對於上述例子，假定數據的接收方及時發現了差錯，並告知發送發，使發送方立即停止發送，但也已經發送了40萬個比特了。
7、利用率
利用率有信道利用率和網路利用率。信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的。網路利用率則是全網路的信道利用率的加權平均值。信道利用率並非越高越好。這是因為，根據排隊的理論，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。
如果D0表示網路空閑時的時延，D表示當前網路時延，可以用簡單公式(D=D0/(1-U)來表示D，D0和利用率U之間的關系。U數值在0和1之間。當網路的利用率接近最大值1時，網路的時延就趨近於無窮大。
『肆』 計算機網路技術(一)——概論
摘要
計算機誕生後，作為信息處理的核心器件，被廣泛用於科學計算、工業控制、人工智慧等各個領域。隨著計算機普及，人們越來越不滿足孤立的計算機進行的信息處理，而是希望位於不同空間的計算機及其附屬設備能夠連通起來，從而實現[信息的傳輸和共享]。計算機網路便在這樣的背景下出現了。
從資源共享的角度可以定義為：計算機網路是以能夠相互共享資源的方式互聯起來的自治計算機系統的集合。
美國國防部於20世紀60年代末開始建設ARPANET，用於研究和實驗。ARPANET採用[分組交換技術],可以連接到不同型號的計算機設備，實現數據信號的傳輸。最初的ARPANET包含4個節點，到了20世紀70年代，越來越多的大學和科研機構作為結點加入ARPANET。同時，出現了越來越多的基於ARPANET的網路應用，比如電子郵件、DNS、FTP和Telnet等。在ARPANET網路研究過程中，研究員為了將不同類型的網路互聯起來，使得位於不同網路的計算機之間可以通信，TCP/IP模型由此而生。進入20世紀80年代，TCP/IP完全覆蓋了ARPANET，成為網路互聯的標准協議。
根據網路的覆蓋范圍可以分為：區域網、城域網、廣域網和互聯網。
計算機網路按照傳輸介質的類型可以分為：有線網路和無線網路。
有線網路的優點：
有線網路的缺點：
無線網路的優點：
無線網路的缺點：
計算機網路按照其所有權性質的不同，可以分為：公用網和專用網。
公用網是由電信部門建設的，能供任何個人和單位使用。專用網是由某個部門為本單位的特殊用途而建設的，通常不向外提供服務。
拓撲結構是網路中各個結點之間相互連接的幾何形式，直接影響到網路中數據傳輸的特點和性能，主要有以下幾種。
在邏輯功能上，計算機網路可以分為兩部分：通信子網和資源子網。
通信子網負責完成網路數據的傳輸、轉發、交換和路由等通信認為；資源子網負責網路的數據處理業務，向網路中的用戶提供各種資源和服務。
計算機網路可以分為廣播式網路和點對點式網路。傳統的乙太網就是廣播式計算機網路，基於TCP/IP的Internet屬於點對點式網路。
計算機網路要實現數據傳輸和資源共享，必須要有相應的設備來實現這些功能。計算機網路設備可以分為硬體設備和軟體設備。硬體設備包括計算機、伺服器、交換機、路由器和通信介質等，軟體設備包含各種網路協議、網路操作系統和應用程序等。
是用戶訪問和使用計算機網路的界面，包含台式機、筆記本、伺服器及智能手機、平板電腦等。
是某種交換式網路(如乙太網)內部的一種核心裝置，負責網路內部數據的調度和轉發。
是連接IP網路中不同類型的網路，為不同格式的數據分組選擇合適的通信路徑並轉發的網路中間設備。實現路由的方法稱為路由演算法(Routing Algorithm)。
規定網路中所傳輸的數據分組的格式、傳輸的策略、交換和路由方法。網路協議包含三個基本要素：
區別於單機操作系統，能夠在網路環境下為用戶和網路資源提供介面，實現對網路資源管理和控制的程序集合。
是計算機網路中連接各個網路結點的物理線路，是數據傳輸的通道。可以分為有線介質(或稱引導型介質)和無線介質(或稱非引導型介質)兩大類。
要研究和使用計算機網路，首先要有一套評價網路運行好壞的性能指標體系，其中包括定量的性能指標，也包括非定量的性能指標。
根據制定和使用標準的組織性質不同，標准可以分為：企業標准、行業標准、國家標准和國際標准。