1.1 计算机网络概述

1.1.1 计算机网络的概念

计算机网络：是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

计算机网络是互连的、自治的计算机集合。

1.1.2 计算机网络的功能

1. 数据通信

2. 资源共享：软件、硬件和数据资源

3. 分布式处理

4. 提高可靠性

5. 负载均衡

1.1.3 计算机网络的组成

1. 从组成部分上看

   • 硬件

   • 软件

   • 协议

2. 从工作方式上看

   • 边缘部分：用户直接使用

     • C/S方式

     • P2P方式

   • 核心部分：为边缘部分服务

3. 从功能组成上看

   • 通信子网：实现数据通信

   • 资源子网：实现资源共享/数据通信

1.1.4 计算机网络的分类

1. 按照分布范围分类

   • 广域网WAN：点对点交换技术

   • 城域网MAN

   • 局域网LAN：广播技术

   • 个人区域网PAN

2. 按照使用者分

   • 公用网

   • 专用网

3. 按照交换技术分

   • 电路交换

   • 报文交换

   • 分组交换

4. 按照拓扑结构

   • 总线型

   • 星型

   • 环形

   • 网状型（常用于广域网）

5. 按照传输技术分

   • 广播室网络

   • 点对点网络

1.1.5 计算机网络的性能指标

1、速率

速率（数据率或称数据传输率或比特率）：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。

计算机网络中数据传输的最小单位为比特，表现为一个二进制位，单位是位。

速率的单位：b/s，kb/s ，Mb/s，……

速率的单位是比特（b，bit），1kb/s = $10^{3}$b/s

存储容量的单位是字节（B，Byte），1B = 8b，1KB = $2^{10}$B

2、带宽

原本指某个信号最高频率与最低频率之差。

计算机网络中，带宽用来表示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某一点到另一点所能通过的最高数据率。

单位是比特每秒，b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s ……

3、吞吐量

表示在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……

吞吐量受带宽或网络的额定速率的限制。

4、时延

指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。也单位是s。

• 发送时延：将所有比特传入链路所需的时间$发送时延 = \frac{数据长度}{信道带宽(发送速率)}$
• 传播时延：$传播时延 = \frac{信道长度}{电磁波在信道上的传播速率}$
• 排队时延：等待输入/输出链路可用的时间

• 处理时延

5、时延带宽积

发送端发送的第一个比特到达终点时，此时管道中有多少个比特

$$时延带宽积 = 传播时延 \times 信道带宽$$

6、往返时延（RTT）

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认总共经历的时延

7、利用率

• 信道利用率：链路上有数据的时间所占的百分比

• 网络利用率：信道利用率的加权平均值