一. 基础

1. 性能指标

速率

即数据率或称数据传输率或比特率

速率（千，兆，吉，太）(kb, Mb, Gb, Tb)	存储容量(KB, MB, GB, TB)（1Byte = 8bit）
千 1kb/s = 10**3 b/s	1KB = 2*10B = 1024B = 1024 8 b

带宽

指网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的一点到另一点所能通过的 最高数据率。
单位: 比特每秒， b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s, 网络设备所支持的最高速度

吞吐量

表示单位时间 内通过 **某个网络(或信道、接口)**的数据量
单位： b/s, kb/s, Mb/s等
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制

时延

指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间，也叫延迟，单位s
- 发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间

$$
发送时延 = \frac{数据长度}{信道带宽}
$$

传播时延：取决于电磁波的传播速度和链路长度

$$
传播时延 = \frac{信道长度}{3 * 10^8}
$$

排队时延：等待输出/输入链路可用
处理时延：检错、找出口

时延带宽积

又称为 以比特为单位的链路长度，即某段链路现在有多少比特，是指链路中某一时刻的比特容量

$$
时延带宽积(bit) = 传播时延(s) \times 带宽 (b/s)
$$

往返时间RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延
- 如 ping 的time = 33ms
RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多
RTT包括
- 往返传播时延 = 传播时延 * 2
- 末端处理时间

利用率

信道利用率

$$
信道利用率 = \frac{有数据通过时间}{（有+无）数据通过时间}
$$

网络利用率：信道利用率加权平均值

加权平均值即将各数值乘以相应的权数，然后加总求和得到总体值，再除以总的单位数。加权平均值的大小不仅取决于总体中各单位的数值（变量值）的大小，而且取决于各数值出现的次数（频数），由于各数值出现的次数对其在平均数中的影响起着权衡轻重的作用，因此叫做权数。

2. 分层结构

实体：第n层中的活动元素称为 n层实体。同一层的实体叫 对等实体。
协议：为进行网络中的 对等实体 数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口。
服务：下层为相邻上层提供的功能调用。

2.1. OSI参考模型

目的：支持 异构网络系统 的互联互通。

国际标准化组织（ISO) 于1984年提出开放系统互连（OSI）参考模型。

OSI 七层	说明
应用层	数据子网（数据处理）
表示层	数据子网（数据处理）
会话层	数据子网（数据处理）
传输层
网络层	通信子网（数据通信）
数据链路层	通信子网（数据通信）
物理层	通信子网（数据通信）

应用层
- 定义：所有能和用户交互产生网络流量的程序
- 典型应用层服务：
  - 文件传输：FTP
  - 电子邮件：SMTP
  - 万维网：HTTP
表示层
- 定义：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
- 功能：
  - 数据格式变换
  - 数据加密解密
  - 数据压缩和恢复
会话层
- 定义：向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。这是会话，也是建立同步（SYN)
- 功能：
  - 建立、管理、终止会话
  - 使用校验点可使会话在通信失效时从 校验点/同步点 继续恢复通信，实现数据同步。（适用于传输大文件）
传输层
- 定义：负责该机中 两个进程 的通信，即端到端 的通信。传输意念是报文段或用户数据报。
- 功能：
  - 可靠传输、不可靠传输
    - 可靠：先建立连接，确认机制，如握手，再传输数据
    - 不可靠：无建立连接，直接传数据
  - 差错控制
  - 流量控制
  - 复用分用
    - 复用：多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务
    - 分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程
网络层
- 定义：主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同该机提供通信服务。网络层传输单位是数据报
- 功能：
  - 路由选择：最佳路径
  - 流量控制：限制发送端
  - 差错控制
  - 拥塞控制：若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。
数据链路层
- 定义：主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。传输单位是帧。
- 功能：
  - 成帧（定义帧的开始和结束）
  - 差错控制：帧错+位错
  - 流量控制：限制发送端速度
  - 访问（接入）控制：控制对信道的访问
物理层
- 定义：主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。传输单位是比特。
- 透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
- 功能：
  - 定义接口特性
  - 定义传输模式
    - 单工、半双工、双工
  - 定义传输速率
  - 比特同步
  - 比特编码：用什么电压表示1，什么电压表示0

2.2. TCP/IP模型

TCP/IP 四层	协议栈
应用层	HTTP，FTP，DNS，SMTP
传输层	TCP，UDP
网际层	IP
网络接口层	Ethernet, ATM, Frame Relay

2.3. OSI与TCP/IP对比

相同点
- 都分层
- 基于独立的协议栈的概念
- 可以实现异构网络互联
不同点
- OSI定义三点：服务、协议、接口
- OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
- TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次

	OSI	TCP/IP
网络层	无连接 + 面向连接	无连接
传输层	面向连接	无连接 + 面向连接

面向连接分为三个阶段：

建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。
只有连接成功建立之后，才能开始传输数据，这是第二阶段
当数据传输完毕必须释放连接

无连接直接进行数据传输

2.4. 5层参考模型

5层参考模型	说明	协议
应用层	支持各种网络应用	FTP、SMTP、HTTP
传输层	进程-进程的数据传输	TCP、UDP
网络层	源主机到目的主机的数据分组路由与转发	IP、ICMP、OSPF
数据链路层	把网络层传下来的数据报组装成帧	Ethernet、PPP
物理层	比特传输

3. 通信基础

物理层基本概念

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流, 而不是指具体的传输媒体
主要任务: 确定与传输媒体接口有关的一些特性
机械特性:
电气特性:
功能特性:

数据通信基础

数据: 传送信息的实体, 通常是有意义的符号序列
信号: 数据的电气/电磁的表现, 是数据在传输过程中的存在形式
- 数字信号: 代表消息的参数取值是离散的
- 模拟信号: 代表消息的参数取值是连续的 (正弦波)
信源: 产生和发送数据的源头
信宿: 接收数据的终点
信道:
- 按传输信号分类:
- 按
三种通信方式:
- 单工通信

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