计算机网络中透明性的概念

2019-03-27 15:56:33 rentan0930 阅读数 922
  • 第12讲 计算机网络(三)

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计算机中术语透明性是什么意思?

一、透明性(transparency)

定义:在通信网中,不改变信号形式和信息内容的端到端传输。

  

二、透明性现象:

在计算机技术中,一种本来是存在的事物或属性,但从某个角度看似乎不存在,称为透明性现象。通常,在计算机系统中,低层次的机器级的概念性结构和功能特性,对高级程序员来说是透明的。

 

三、透明传输:

(1)数据链路层的透明传输

  简单的说,透明传输就是发送方发送什么样的数据,不管数据传输过程是如何实现的,接收方将收到什么样的数据。更确切地说,所谓透明传输就是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。当所传数据中的比特组合恰巧出现了与某一个控制信息完全一样时,必须采取适当的措施,使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输的透明的。

(2)比特流的透明传输

TCP/IP结构体系中,物理层是靠比特流来传输的,比特流的透明传输是指实际电路传送后没有发生变化,因此,对于传送比特流来说,由于这个电路并没有对其产生什么影响,因此比特流就“看不见”这个电路。

 

四、eg:在QQ聊天中,表面上看QQ1直接与QQ2对话,而实际上是QQ1发送的数据分别通过传输层,网络层,数据链路层,物理层的传输被QQ2接收,QQ实际是与传输层直接对话,然而表面我们把其他各层当作不存在,这就是透明现象。

 

 

计算机网络对用户透明是什么意思?

1、“透明”一次在计算机网络领域通常是指存在但不干预。即:计算机中存在的,但对于某些人员而言又不需要了解的东西,这就是计算机所指的透明性.简单的说就是:计算机中存在,但你不需要了解的.

2、用户不需要关心具体的网络传输、网络控制、网络通讯、网络会话等,对用户来说就是透明的、不可见的。用户只需要使用即可。

 

最后,

在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。这个意义上的“透明”与社会生活中的透明含义恰好相反,例如计算机组织对程序员是透明的,就是说计算机组织对程序员来说是看不到的,也不需要看到的。

2017-07-02 07:30:52 daunxx 阅读数 1510
  • 第12讲 计算机网络(三)

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计算机网络基本概念

标签(空格分隔): 计算机网络


@author : duanxxnj@163.com
@time : 2016-11-07


很多不同的厂家生产各种型号的计算机,它们运行完全不同的操作系统,并且很多嵌入式设备都没有操作系统,但TCP/IP协议族允许它们互相进行通信。

计算机网络,指的是将计算机或者可以进行计算的终端设备(如打印机、手机等等)连接在一起的系统;不同设备之间在计算机网络中可以交换数据;不同设备之间可以通过有线或者无线的方式连接。


网络的分类

影响计算机网络分类的因素主要有下面四种:

  • 地理分布(Geographical span)
  • 互联性(Inter-connectivity)
  • 行政管理(Administration)
  • 体系架构(Architecture)

地理分布

从地理分布的角度来看,计算机网络可以分为下面这些类别:

  • 基于蓝牙设备(Bluetooth enabled devices)所连接成的网络,这是一种无线网络,其覆盖范文一般在10米之内
  • 基于路由器或者交换机,可以将一个房间、一层楼、或者一栋大楼的网络接入设备连接在一起
  • 再基于路由器可将一个城市内、一个国家、甚至全世界的网络接入设备连接在一起


网络分层

网络协议通常分不同层次进行开发,每一层分别负责不同的通信功能。标准的网络分层OSI将网络分为了7层,而TCP/IP协议组将网络分为了5层。OSI和TCP/IP协议族的对应关系如下图所示。
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从上图中也可很容易的看出,从传输层往上的网络层属于”Host Layers”,即这部分归操作系统管。而网络层往下,属于”Media Layers”,也就是说,这部分归网卡管理,这里的”Media”指的就是网卡。

上图中还可以看到一点:物理层的数据格式是:Bits,即比特流;数据链路层的数据格式是:Frames,即数据帧;网络层的数据格式是:Packets,即数据包;传输层的数据格式是:Segments,即数据段;应用层的数据格式是:Data,即我们做应用开发时所面对的数据。

由于OSI分层过于细化,所以从开发之初,就只是一个参考协议,并没有实际使用过。在实际中,我们所使用的都是TCP/IP协议族,往后所讲的所有的网络协议分层的方式,都是按照TCP/IP协议族来分层的。

最后,提供一个最为详细的分层及相关协议依赖说明:
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物理层(Physical)

设备:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器

物理层的主要功能是:为数据端设备提供传送数据的通路,即利用传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的透明传输。

物理层的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送,尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异,使其上面的数据链路层不必考虑网络的具体传输介质是什么。

物理层定义了一些传输介质具有的特性,比如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

传输介质可以分为导向和非导向,无线即为非导向。

有一点需要明确,网络中由于各种干扰的存在,特别是无线网,非常容易受到电磁干扰,物理层提供的数据传输,是不可靠的!!!


设备:网桥,交换机(二层)

一个设备工作在哪一层,关键看它工作时利用哪一层的数据头部信息。网桥工作时,是以MAC头部来决定转发端口的,因此显然它是数据链路层的设备。

它的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。在计算机网络中由于各种干扰的存在,物理链路是不可靠的。因此,这一层的主要功能是在物理层提供的比特流的基础上,通过差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变为无差错的数据链路,即提供可靠的通过物理介质传输数据的方法

数据链路层被分为介质访问控制(Media Access Control:MAC)和逻辑链路控制(Logical Link Control:LLC)两个子层:

  • MAC子层的主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题,完成网络介质的访问控制
  • LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接,执行差错校验、流量控制和链路控制

数据链路层的作用总结:
1. 发送和接收IP数据报
2. 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP协议
3. 为RARP发送RARP请求和接受RARP应答


网络层(Network)

设备:路由器

交换机和路由器的区别:交换机实际是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设备,其内部核心处有一个交换矩阵,为任意两端口间的通信提供通路。它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。而路由器是网络层的分组交换设备,路由器的基本功能是把IP报文传送到正确的网络。路由器主要的功能有:1、路由选择;2、网络连接;3、分隔子网。
生活中使用这两个设备的区别:交换机主要是实现大家通过一根网线上网,但是大家上网是分别拨号的,各自使用自己的宽带,大家各自上网没有影响,哪怕其他人在下载,对自己上网也没有影响,并且所有使用同一条交换机的电脑都是在同一个局域网内。路由器比交换机多了一个虚拟拨号功能,通过同一台路由器上网的电脑是共用一个宽带账号,大家之间上网是相互影响的,比如一台电脑在下载,那么同一个路由器上的其他电脑会很明显的感觉到网速很慢。同一台路由器上的电脑也是在一个局域网内的。
路由器和交换机主要区别如下:
1、路由器可以给你的局域网自动分配IP,虚拟拨号
2、交换机只是用来分配网络数据
3、路由器在网络层,路由器根据IP地址寻址,路由器可以处理TCP/IP协议
4、交换机在中继层,交换机根据MAC地址寻址,不可以处理TCP/IP协议
5、路由器可以把一个IP分配给很多个主机使用,让这些主机组成局域网,而这些主机对外只表现出一个IP。
6、交换机可以把很多主机连起来,这些主机对外各有各的IP。
7、路由器提供防火墙的服务,交换机不能提供该功能
8、集线器、交换机都是做端口扩展的,就是扩大局域网的接入数目,也就是能让局域网可以连进来更多的电脑
9、路由器是用来做网间连接,也就是用来连接不同的网络
10、IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络
11、MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配,已经固化到了网卡中,一般来说不可更改
一般来说,我们使用路由器和交换机逻辑上满足下面这幅图:
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路由器的要任务是:通过路由选择算法,为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。

网络层主要的协议是IP协议、ICMP协议、IGMP协议。

数据链路层的数据在这一层被转换为数据包,然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制,将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。

数据链路层是解决同一网络内节点之间的通信,而网络层主要解决不同子网间的通信。例如在广域网之间通信时,必然会遇到路由(即两节点间可能有多条路径)选择问题。

在实现网络层功能时,需要解决的主要问题如下:

  • 寻址:数据链路层中使用的物理地址(如MAC地址),仅解决网络内部的寻址问题。在不同子网之间通信时,为了识别和找到网络中的设备,每一子网中的设备都会被分配一个唯一的地址。由于各子网使用的物理技术可能不同,因此这个地址应当是逻辑地址(如IP地址)。
  • 交换:规定不同的信息交换方式。常见的交换技术有:线路交换技术和存储转发技术,后者又包括报文交换技术和分组交换技术。
  • 路由算法:当源节点和目的节点之间存在多条路径时,网络层可以根据路由算法,通过网络为数据分组选择最佳路径,并将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。
  • 连接服务:与数据链路层流量控制不同的是,前者控制的是网络相邻节点间的流量,后者控制的是从源节点到目的节点间的流量。其目的在于防止阻塞,并进行差错检测。

传输层(Transport)

运输层主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中,有两个互不相同的传输协议:TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。TCP为两台主机提供高可靠性的数据通信。UDP则为应用层提供一种非常简单的服务。

UDP只是把称作数据报的分组从一台主机发送到另一台主机,但并不保证该数据报能到达另一端。任何必需的可靠性必须由应用层来提供。

在第一幅图中也可以很容易的看到,传输层是以Segments为数据格式的,这一层是”Host Layers”和”Media Layers”的接口。


应用层(Application)

对应于OSI七层参考模型的应用层和表达层。因特网的应用层协议包括Finger、Whois、FTP(文件传输协议)、Gopher、HTTP(超文本传输协议)、Telent(远程终端协议)、SMTP(简单邮件传送协议)、IRC(因特网中继会话)、NNTP(网络新闻传输协议)等。

应用层负责处理特定的应用程序细节。几乎各种不同的TCP/IP实现都会提供下面这些通用的应用程序:
• Telnet 远程登录。
• FTP 文件传输协议。
• SMTP 简单邮件传送协议。
• SNMP 简单网络管理协议。

应用层依赖于下面各层才能实现数据传输,举个例子,这里假设在一个局域网(LAN)中有两台主机,二者都运行FTP协议,那么各层会用到的协议如下:
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大多数的网络应用程序都被设计成客户—服务器模式,服务器为客户提供某种服务。

应用程序通常是一个用户进程,而下三层则一般在(操作系统)内核中执行。尽管这不是必需的,但通常都是这样处理的,例如unix操作系统。

应用层关心的是应用程序的细节,而不是数据在网络中的传输活动。下三层对应用程序一无所知,但它们要处理所有的通信细节。


为什么要做网络分层

我一般看问题,都遵循 2W+1H 原则,即 WhatWhyHowWhat?,这是个什么东西? Why?,为什么会有这个东西?How?,这个是如何实现的?

在前面的介绍中,已经说明了,What?How?,什么是计算机网络分层,计算机网络如何分层。但是,有一个问题还没有说明,就是 Why?,为什么要做计算机网络分层?分层的依据又是什么?

网上给出的解释,基本上是一致的:分层之后,各层之间是独立的,易于实现和维护。

一种调侃的说话就是:往好了说,网络分层就是将一个大的开发问题分化成小问题,如上所说低耦合高内聚。然而对于普通开发者来说就是方便甩锅,都是你传送层没做容错机制,怎么怪我IP层!物理层丢包率这么大,我上层无能为力啊!

这里我从计算机网络构成的顺序来说明一下,为什么计算机网络要分层,以及分层的依据:

  1. 首先是物理层。历史回到多年之前,在电脑设计之初,那时候还没有计算机网络,我们每个人有一台电脑,自己玩自己的。为了让两台电脑之间可以相互交换数据,于是,就需要用一根通信线将两台电脑连在一起,由于通信线上是按照一定的速率,使用电平的翻转来传输数据的,所以两台电脑需要协商好一些基本的物理连接的协议:网线的物理接口、网线上的电平、电平翻转的速率等等,也就是机械特性、电气特性、功能特性等等。
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    一旦,实现了两个电脑之间的通信之后,就会考虑将更多的电脑连在一起,当然所有连接进来的网络,必须和之前的电脑遵循相同的物理协议,否则无法相互通信。而这多个电脑连接在一起使用的一般是集线器(Hub)之类的设备。

  2. 数据链路层:随着时间的推移,当基于物理层,实现了多个电脑连接在一起之后,有一个必须要解决的问题,那就是相互连在一起的电脑这么多,我如何保证我给A发送的数据就能发到A那里,而不是发给了B呢?这就需要相互连接的电脑每个电脑都有一个独一无二的ID,也就是MAC地址,此时就需要使用交换机。
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    在交换机上,每一台电脑,都是通过网线,连接到交换机的一个接口上的,而交换机维护着MAC地址和交换机接口的对应表。
    电脑A想要发送数据给电脑B,就只需要向交换机发送电脑B的MAC地址,以及相关的数据,交换机会跟家MAC地址对应的接口,将数据发送给对应的电脑B。到这里,也就组成了所谓的局域网。
    相对于之前只关心连接的物理特性,这里更关心是如何在局域网中传输数据,并且还制定了相关的协议,索性直接将和物理相关的那些协议称为物理层,在局域网中传输数据的协议称为数据链路层。
    如果只是在局域网内部进行数据传输的话,只需要使用MAC地址就可以了!!!

  3. 网络层:时间又往后走,基于上面的两个层,已经实现了很多的局域网,于是乎,自然就有人想把各个局域网也连接在一起。但现在又遇到了一个麻烦的问题:就是现有的各个局域网大多是异构的。准确的说法是,当时有很多丧心病狂的人,设计了很多类型的局域网,设计的时候,这些设计局域网的人相互直接也没商量一下,导致局域网之间的协议不一样,协议不一样,就无法通信(就好像有的局域网说的是汉语,有的局域网说的是英语,而有的说的是鸟语,之间根本没法交流)。
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    这时候,就出现了一个救世主,准确的说是一个翻译官:路由器,路由器可以将异构的网络连接在一起,让异构网络之间可以相互通信,而路由器起的就是一个翻译官的作用,将一个局域网协议的数据,转换成为另一个局域网协议的数据。
    还是以之前举的FTP传输的例子来说,前面举这个例子的时候,是在局域网内部的数据传输,现在要在两个异构的网络之间传输的话,中间就需要使用路由器:
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    使用了路由器,将局域网连接在了一起,于是乎,就又取了个名字,叫做互联网。
    当然了,路由器也有很多的协议,然后就将这些相关的协议划分为一个层,就成为了网络层
    上面的三层,由于每一层都有实际的媒体设备与之对应,一般统称为 “Media Layes”

  4. 传输层主要是为”Media Layes”和应用层做一个接口,同时提供数据服务。

计算机网络的基本类别

2018-03-12 14:15:34 Cao_Mary 阅读数 2474
  • 第12讲 计算机网络(三)

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第一章概述

1.网络:指“三网”:电信网络,有线电视网络,计算机网络(发展最快、核心,本书内容。是通信技术与计算机技术结合的产物,是一种特殊的通信网络)。(现阶段出现网络融合现象)

通信系统模型 

        信源:发生或产生信息的地方

        信宿:信息要到达的地方

2.电信网络:电话、电报、传真等服务

  有线电视网络:观看电视

  计算机网络:迅速传送数据文件,查找并获取各种有用资料,图像,视屏。(作用:连通性;共享)

        计算机网络就是互连(通信链路(信道))的,自治(无主从关系)的计算机集合。

3.世界第一大网络:全球电话网   世界第二大网络:因特网(全球最大互联网)

4.网络:由若干结点和连接这些结点的链路组成。(结点:计算机、集线器、交换机、路由器等)

                

5.互联网internet由路由器将网络互连起来。是网络的网络。

6.因特网Internet世界上最大的互联网。常用一朵云来表示。1983年诞生,采用TCP/IP协议作为通信规则,前身是美国arpanet。为网络应用提供通信服务的通信基础设施,提供应用编程结构(通过互联网实现数据的发送和接收)

7.因特网发展的三个阶段:第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。

               第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。(主干网、地区网和校园网(或企业网))

               第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP  (Internet Service Provider因特网服务提供者)结构的因特网。

        第一层ISP:服务面积最大、拥有高速主干网

        第二层ISP:第一层的用户

        第三层ISP:本地ISP,校园网,企业网,拨号上网用户。

8.主机hosts:习惯上将连接在因特网的计算机都叫主机。在因特网中又叫端系统end systems。运行各种网络应用。这些主机通过通信链路(光纤,铜缆,无线电,卫星)连接在一起。但不是通过通信链路直接联系,而是使用分组交换(路由器routers,交换机switches)转发分组(数据包)

9.路由器:一种特殊的计算机,用于连接不同网络。网络核心部分最重要的功能,用于实现分组交换的关键构件。

10.基本联系:网络把许多计算机连接在一起,互联网则把许多网络连接在一起,因特网是世界上最大的互联网。

11.因特网的标准化工作(RFC):

硬件(道路)是计算机网络的基础,计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则(交通规则) 

网络协议(network protocol),简称协议。规定了通信实体之间所交换的信息的格式,意义,顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的“动作”。不同的协议,以上四点均是不同的。  

网络协议的三要素:语法Syntax(格式);语义Semantics(控制信息,及控制信息含义);时序Timing(事件顺序,速度匹配)

TCP;IP;Skype;HTTP;e.g.;。。。。

想了解协议,找IEFC文档看

12.工作方式上看因特网:边缘部分——资源子网:主机组成,由用户直接使用,用来通信和资源共享(共享性)

                                        核心部分——通信子网:大量网络、连接网络的路由器组成,为边缘部分提供服务的(连通性和交换)

13.端系统:边缘部分上的主机。可以使大型计算机、普通个人电脑、拥有者可以是个人,单位,ISP

14.边缘部分与核心部分的联系:边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换、共享信息。

15.主机 A 和主机B 进行通信”,即“主机A 的某个进程和主机B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信

16.边缘部分的端系统中运行程序之间的通讯方式:客户-服务器方式(C/S 方式) Client/Server方式

对等方式P2P 方式) Peer-to-Peer方式 

17.C/S方式:最常用;传统的方式。看邮件;查资料。描述进程之间服务和被服务的关系。客户是服务请求方,服务器是服务提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

            客户程序:必须知道服务器程序的地址;不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。

服务器程序:专门提供某种服务的程序,可同时处理多了远地或本地客户的请求;不需要知客户程序的地址;需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

建立通讯后,通讯是双向的

客户、服务器:指计算机进程

用户:使用计算机的人。

18.P2P方式(又名P2P文件共享):两台主机在通信时并不区分哪个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件),它们就可以进行平等的、对等连接通信。本质仍是客户-服务器方式。

19.核心部分:最复杂的部分。其特殊作用的是路由器(路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。)

从通信资源的分配角度来看,“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换:建立连接(占用通信资源)——通话(一直占用通信资源)——释放连接(归还通信资源)电路交换传送计算机数据效率低:计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。

报文交换:电报通讯采用存储转发原理。

分组交换:存储转发技术。

报文:要发送的整块数据

分组(包):将报文划分成更小的等长数据段,加上控制信息组成的首部(包头)。

  • 因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成,而主机处在因特网的边缘部分
  • 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接,而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。
  • 主机的用途是为用户进行信息处理的,并且可以和其他主机通过网络交换信息。

路由器的用途则是用来转发分组的,即进行分组交换的。

20.路由器处理分组的过程是:把收到的分组(短分组)先放入缓存(暂时存储(内存));

查找转发表,找出到某个目的地址应从哪个端口转发;

把分组送到适当的端口转发出去

21.分组交换优缺点:优点:高效    动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。

灵活    以分组为传送单位和查找路由。

迅速    不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

可靠    保证可靠性的网络协议;分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。  

缺点:分组在各结点存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延。

由于不像电路交换那样建立连接来保证通信时所需的各种资源,因此无法保证端到端所需的宽带。

分组必须携带的首部(里面有必不可少的控制信息)也造成了一定的开销。

 

22.最早建设专用计算机广域网的是1980年铁道部。

23.局域网优点:价格便宜;所有权、使用权属于本单位;便与开发,管理和维护;促进了管理现代化与办公自动化。

24.第一个万维网服务器:1994.05中科院高能物理研究所设立。

25.1994.4.2064kbit/s专线正式连入因特网。

26.


(1) 中国公用计算机互联网CHINANET

(2) 中国教育和科研计算机网CERNET

(3) 中国科学技术网CSTNET

(4) 中国联通互联网UNINET

(5) 中国网通公用互联网CNCNET

(6) 中国国际经济贸易互联网CIETNET

(7) 中国移动互联网CMNET

(8) 中国长城互联网CGWNET(建设中)

(9) 中国卫星集团互联网CSNET(建设中)

(10)中国高速互联研究试验网NSFNET

CNNIC每年公布我国因特网的发展情况。


27.计算机网络的分类:从网络的作用范围进行分类:广域网(远程网)WAN (Wide Area Network)核心。跨越不同国家,高速链路,较大的通信容量。

城域网MAN (Metropolitan Area Network)作用范围是城市,5~50km

局域网LAN (Local Area Network) 。高速通信线路相连,1km左右,有时叫校园网、企业网。

个人区域网PAN (Personal Area Network) ---- Wireless PAN 。把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络,又名个任务线区域网,范围10m左右。

从网络的使用者进行分类:公用网(public network) 。电信公司出资建造的大型网络。

专用网(private network) 。某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络

公用网与专用网都可以传送多种业务,若传送计算机数据则分别为公用计算机网络、专用计算机网络

28.计算机主要性能指标速率(数据率、比特率):数据的传送速率。单位:比特每秒(bit/s)。

带宽:本来是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。计算机网络中表示网络的通信线路所能传送数据的能力,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:比特每秒。

吞吐量:单位时间内通过某个网络的数据量;(可用于网络测试)实际上通过网络的数据量;受网络的带宽或网络的额定速率的限制如100M  ---- 70M还可用bps字节/秒,/秒来表示。

时延(延迟,迟延):数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。

 发送时延(机器内部的发送器上):主机或路由器发送数据帧所需要的时间;从发送数据帧的第一个比特起,到该帧最后一个比特发送完毕所需要的时间。

                  传播时延(机器外部的传输信道媒体上):电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

电磁波的传播速率:自由空间   3X105km/s

铜线缆   2.3X105km/s

光纤    2.0X105km/s

                  处理时延:交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。如分析分组的首部、提取数据部分、进行差错校验、查找路由等

          排队时延:处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

                 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。

 

利用率:信道利用率:某信道有百分之几的时间是被利用的。

        网络利用率:全网络的信道利用率的加权平均值。

        利用率过高会产生非常大的时延。

29.相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行,而这种协调是相当复杂的。分层可将庞大而复杂的问题,转化为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。

30.OSI(开放系统互连参考模型)失败原因:OSI 的专家们在完成OSI 标准时没有商业驱动力;

OSI 的协议实现起来过分复杂,且运行效率很低;

OSI 标准的制定周期太长,因而使得按OSI 标准生产的设备无法及时进入市场;

OSI 的层次划分并也不太合理,有些功能在多个层次中重复出现。 

31.法律上的国际标准OSI 并没有得到市场的认可。是非国际标准TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。

32.网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol),简称为协议。  自己在自己的PC上进行文件的读写时不需要任何网络协议

33.协议的两种形式:便于人阅读的文字形式;让计算机理解的程序代码。

34.网络分层的好处:各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。 

35.各层需要实现的功能:差错控制:使得和网络对等端的相应层次的通信更加可靠。

流量控制:使得发送端的发送速率不要太快,使接收端来得及接收

分段和重装:

 复用和分用

 连接建立和释放

36.体系结构:计算机网络的各层及其协议的集合。

37.实现(implementation)遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。

体系结构是抽象的,而实现则是具体的,是真正在运行的计算机硬件和软件。

38.体系结构基本示意图

39.应用层:通过应用进程间的交互来完成特定网络应用,其协议是应用用进程间通信和交互的规则。

40.运输层:两台车主机中进程之间提供通用的数据传输服务。(通用:并不针对某个特定网络应用)

由于一台主机可同时运行多个进程,因此运输层有复用和分用的功能。实现端到端的数据传输、差错控制和流量控制,连接控制等。 

复用:多个应用层进程可同时使用运输层服务。

分用:运输层把收到的信息分别交付上面应用层中相应的进程。

运输层协议:传输控制协议(TCP):提供面向连接的可靠的数据传输服务,单位是报文段。

                     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,单位是用户数据报。

41.网络层:为分组交换网上的不同主机之间提供通信服务。把运输层产生的用户数据报封装成分组或包进行传送。使用IP

网络层协议:无连接的网际协议ip,和许多路由选择协议

42.数据链路层:将网际层交下来的IP数据报组装成帧,在相邻两个节点间的链路上传送帧。

功能:确定目的节点的物理地址,实现接收方和发送方数据帧的时钟同步;

将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路;

协调收发双方的数据传输速率,进行流量控制。  

43.物理层:传送数据,单位比特。考虑传输介质;传输过程比特没有变化。

44.协议数据单元PDUOSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元(protocol data unit 

45.实体:任何发送或接受信息的硬件或软件的进程;就是一个特定的软件模块。

46.协议:控制两个对等实体(或多个实体)进行通信则的集合。(保证能够向上一层提供服务)

47.服务:下层向上层提供服务;上层使用下层提供的服务

48.透明:某一个实际存在的实体看起来却好像不存在

49. 使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议,下面的协议对上面的实体是透明的。

50.协议是“水平的”:协议控制对等实体之间的通信规则;服务是“垂直的”:服务是由下层向上层通过该层间接口提供的。

51.协议必须把所有不利的条件事先都估计到,而不能假定一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确,不能光看在正常情况下是否正确,而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。

52.TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务,也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。

第三章数据链路层

1点对点信道:一对一点对点通讯方式——PPP协议

广播信道:一对多广播通讯方式。

点对点链路(point-to-point link):单个接收方与单个发送方(PPPHDLC)

广播链路(broadcast link):让多个发送方和接收节点都连接到相同的、单一的、共享的广播信道上。(以太网和无线LAN)

2链路(link:从一个节点到相邻节点的一段物理线路,而中间没有任何其他的交换节点。链路只是一条路径的组成部分。

数据链路data link):由物理线路和通讯协议构成,也就是将实现协议的硬件和软件加到链路上。是一天逻辑链路。例如网络适配器。

3.早期通讯协议叫做规程

4:点对点信道的数据链路层的协议数据单元

5数据报IP数据报、分组、包):网络层协议数据单元

MTU:最大传送单元。每一种链路层协议都规定了帧的数据部分长度的上限。

6数据链路层的三个基本问题:封装成帧、透明传输、差错检测。

1封装成帧SOTstart of header)帧的首部00000001(帧定界控制字符)

                EOT:end of transmission)帧的尾部00000100(帧定界控制字符)

                IP数据报(帧的数据部分)

 

2透明传输:键盘输入文本时可以避免出现与帧定界控制字符一样的数据,叫做透明传输。(缺点:非                ASC11码文本文件遇到与控制字符一样时会出错)。

解决办法:字节填充,加入转义字符“ESC”。(其十六进制编码是 1B)。发送端的数据链路在数据中出现控制字符“SOH”或“EOT”的前面插入一个转义字符“ESC”。字节填充(byte stuffing)或字符填充(character stuffing)——接收端的数据链路层在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。如果转义字符也出现数据当中,那么应在转义字符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的两个转义字符时,就删除其中前面的。

3差错检测:传输差错分为两种:比特差错:比特在传输过程中产生差错,0110;和帧丢失/重复。

                误码率 BER (Bit Error Rate):在一段时间内,传输错误的比特占所传输比特总数的比率。(与信噪有关,信噪比越大误码率越小)

                为了减小差错使用循环冗余检验CRC:在位数为K位的数之后加上冗余码得到的 (k + 位的数,除以事先选定好的长度为 (n + 1) 位的除数 P,得出商是 而余数是 R,余数 比除数 位(n 位)。余数R又叫做冗余码,也是帧检验序列FCSFrame Check Sequence)。 

                    (1) 若得出的余数 R = 0,则判定这个帧没有差错,就接受(accept)

                     (2) 若余数 R 不等于0,则判定这个帧有差错,就丢弃。

仅用循环冗余检验 CRC 差错检测技术只能做到无差错接受(accept)


无差错接受:是指:“凡是接受的帧(即不包括丢弃的帧),我们都能以非常接近于 1 的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。也就是说:“凡是接收端数据链路层接受的帧都没有传输差错”(有差错的帧就丢弃而不接受)

 

7可靠传输:数据链路层的发送端发送什么就是收到什么。使用停止等待协议(没发送一帧就停止发送,等待对方确认,收到确认后再发下一帧)使用上述的确认和重传机制,我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。

超时重传:只要超过了一段时间还没有收到确认,就认为已发送的帧出错或丢失了,因而重传已发送过的帧

           注意:保留已发送副本——发生超时重传时使用

                编号——用于确认,只用0/1编号,简单,只有一位不占缓存

               超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。

AQR(Automatic Repeat reQuest):重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组 。

8.停止等待协议缺点:信道利用率低。

因此,应当根据链路的具体情况来决定是否需要让链路层向上提供可靠传输服务。

链路误码率非常低时——数据链路层可不实现可靠传输——由上层协议(例如,运输层的TCP协议)

在使用无线信道传输数据时——信道质量较差——数据链路层需要实现可靠传输(例如使用停止等待协议)

9PPP协议:用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议(现在是因特网的正式标准)

10PPP协议的特点:简单——这是首要的要求。接到一个帧就进行crc检验,其他什么也不做,向上不提供可靠传输服务

                         封装成帧

                         透明性

                         多种网络层协议——同一条物理链路上同时支持多种网络层协议

                        多种类型链路——能在多种链路上运行

                        差错检测——但不纠错

                        检测连接状态

                        最大传送单元—— MTU

                        网络层地址协商

11PPP协议的组成部分一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。

               链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)——用来建立、配置和测试数据链路链接

               网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)——支持不同的网络层协议  

12PPP协议帧格式

13.异步传输时为避免信息字段中出现与标识字段一样的比特组合时采用字节填充的方法。

同步传输时采用零比特填充实现透明传输。

14.字节填充:(转义符定义为0X7E

将信息字段中出现的每一个0x7E字节转变成为2字节序列(0x7D, 0x5E)

若信息字段中出现一个0x7D的字节,则将其转变成为2字节序列(0x7D, 0x5D)

若信息字段中出现ASCII码的控制字符(即数值小于0x20的字符),则在该字符前面要加入一个0x7D字节,同时将该字符的编码加以改变。

15零比特填充:发送端,只要发现有5个连续1,则立即填入一个0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时,就把这5个连续1后的一个0删除。

16.PPP协议工作状态:

1)当用户拨号接入ISP时,路由器的调制解调器对拨号做出确认,并建立一条物理连接。

2PC机向路由器发送一系列的LCP分组(封装成多个 PPP 帧)。

3)这些分组及其响应选择一些PPP参数,和进行网络层配置,NCP给新接入的PC机分配一个临时的IP地址,使PC机成为因特网上的一个主机。

4)通信完毕时,NCP释放网络层连接,收回原来分配出去的IP地址。接着,LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接.17.局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥有,且地理范围和站点数目均有限。

18.局域网具有如下的一些主要优点:

1)具有广播功能,从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。

2)便于系统的扩展和逐渐地演变,各设备的位置可灵活调整和改变。

3)提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

局域网(数据链路层、物理层)按网络拓扑(设备在几何上的相对位置)分类:星形网;环形网;总线网(传统以太网);树形网。


19.环形网:(干线耦合器)

优点:每个节点是个“中继器”,防止信号衰减

    传输方向单一,信号不会发生冲突(令牌Token

    双环、备援电路——线路故障

缺点:节点故障导致全网瘫痪,可靠性较差

    网络管理复杂,成本较高,维护困难

新增网络节点时——扩展性、灵活性较差

 

20.总线型(匹配电阻)

优点:成本低,布线简单

    增、删节点容易

    任一节点故障,不会影响整个网络的运行

   可靠性高

缺点:每一 时刻,只能通过一信息——信道争用

    某网段故障

    新增节点,造成全网瘫痪


21.多路访问协议:如何协调多个发送和接收节点对一个共享广播信道的访问?(类比:教室)

22.多路访问--媒体共享技术:静态划分信道(代价高,不适合局域网):频分复用

时分复用

波分复用

码分复用 

动态媒体接入控制(多点接入):随机接入(会产生碰撞,PC,以太网                                                           时隙ALOHA

ALOHA

CSMA

                                                                                                         受控接入:轮询协议

令牌传递协议

23.以太网的两个标准:DIX Ethernet V2。;IEEE  802.3 标准。

DIX Ethernet V2 标准与 IEEE  802.3 标准只有很小的差别,因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网

严格说来,“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网

24.链路层在何处实现:硬件—网络接口卡(Network Interface Card, NIC)----链路层控制器

                  软件—成帧、处理差错,激活控制器  

25.适配器:是在主机箱内插入的网络接口板,又称为通信适配器(adapter)或网络接口卡 NIC (Network Interface Card),或“网卡”。用于计算机与外界局域网的通信。

26.适配器与局域网之间的通信是通过双绞线以串行传输方式进行

适配器与计算机之间的通信是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行

27.适配器的重要功能:进行串行/并行转换。

               对数据进行缓存。

               在计算机的操作系统安装设备驱动程序。

               实现以太网协议。

28.为了在总线上实现一对一的通信,可以使每一台计算机的适配器拥有一个以其他适配器都不同的地址。P69

29.为使通讯简单,以太网的两种措施:(1)采用较为灵活的无连接的工作方式,即不必先建立连接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号,也不要求对方发回确认。

                       (2) 以太网发送的数据都使用曼彻斯特编码同一时间只允许一台计算机发送信息

30.以太网提供的服务是不可靠的交付,即尽最大努力的交付。

31.以太网使用的协调方法:(载波监听多点接入/碰撞检测  CSMA/CD协议

32.CSMA/CD协议“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。

           “载波监听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在

发送数据,如果有,则暂时不要发送数据,以免发生碰撞。 

           “碰撞检测就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。(当几个站同时在

总线上发送数据时,总线上的信号电压摆动值将会增大(互相叠加)。

                    当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时,就认为总线上

至少有两个站同时在发送数据,表明产生了碰撞。 所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。)

33.集线器(hub)以太网采用星形拓扑,在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备,叫做集线器

34.10BASE-T 双绞线以太网的出现,是局域网发展史上的一个非常重要的里程碑,它为以太网在局域网中的统治地位奠定了牢固的基础。

35.集线器特点:集线器是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。

使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网,各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议,并共享逻辑上的总线。

集线器很像一个多接口的转发器,工作在物理层。

36.在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或 MAC 地址。

37.“发往本站的帧”包括以下三种帧:单播(unicast)帧(一对一)

广播(broadcast)帧(一对全体)

多播(multicast)帧(一对多)

38.常用的以太网MAC帧格式有两种标准 :DIX Ethernet V2 标准;IEEE  802.3 标准(最常用的 MAC 帧是以太网 V2 的格式。)

用集线器扩展以太网:优点:使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。

扩大了局域网覆盖的地理范围。

缺点:碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高。

如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。  

网桥带来的好处:过滤通信量。

扩大了物理范围。

提高了可靠性。

可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率(如10 Mb/s  100 Mb/s 以太网)的局域网

网桥带来的缺点: 存储转发增加了时延。

MAC 子层并没有流量控制功能。

具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。

网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 

网桥与集线器的不同:集线器在转发帧时,不对传输媒体进行检测。

网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞,就必须停止发送和进行退避。

 

 

 
第四章网络层
第五章运输层
第六章应用层
第七章网络安全

 


 


 

2014-10-31 12:47:41 rnZuoZuo 阅读数 5873
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个人理解:


想一想窗户上的玻璃,阳光照射进来,仿佛是直接照射进来的(如果你补知道有窗户的话)。

想一想清澈的水底,我们往地下看,可以看见清澈的鱼儿,仿佛是直接看到(如果水够清澈)


那IT行业中透明性是什么意思呢,意思说  A对B是透明的,意思是说B直接看到的是A,而忽略了B看到A 中的过程。


eg:在QQ聊天中,表面上看QQ1直接与QQ2对话,而实际上是QQ1发送的数据分别通过传输层,网络层,数据链路层,物理层的传输被QQ2接收,QQ实际是与传输层直接对话,然而表面我们把其他各层当作不存在,这就是透明现象


总而言之,我理解的透明意思是说两端互通中的中间步骤对用户来说好像是不存在的



一、透明性(transparency)
定义:在通信网中,不改变信号形式和信息内容的端到端传输。

 

二、透明性现象:
在计算机技术中,一种本来是存在的事物或属性,但从某个角度看似乎不存在,称为透明性现象。通常,在计算机系统中,低层次的机器级的概念性结构和功能特性,对高级程序员来说是透明的。

 

三、透明传输:
   (1)数据链路层的透明传输

简单的说,透明传输就是发送方发送什么样的数据,不管数据传输过程是如何实现的,接收方将收到什么样的数据。更确切地说,所谓透明传输就是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。当所传数据中的比特组合恰巧出现了与某一个控制信息完全一样时,必须采取适当的措施,使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样才能保证数据链路层的传输的透明的。
   (2)比特流的透明传输

TCP/IP结构体系中,物理层是靠比特流来传输的,比特流的透明传输是指实际电路传送后没有发生变化,因此,对于传送比特流来说,由于这个电路并没有对其产生什么影响,因此比特流就“看不见”这个电路。

 

四、eg:在QQ聊天中,表面上看QQ1直接与QQ2对话,而实际上是QQ1发送的数据分别通过传输层,网络层,数据链路层,物理层的传输被QQ2接收,QQ实际是与传输层直接对话,然而表面我们把其他各层当作不存在,这就是透明现象。

转载自http://blog.sina.com.cn/s/blog_66add70f0100meza.html


2012-04-24 23:16:14 THISISPAN 阅读数 2196
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在网络技术中提到这个名词”透明”,如透明网桥,透明传输等,

请问这里的透明是什么意思啊?

举个例子,路由器A 连 路由器B 连 路由器C 在A和C在做透明桥接的话,数据到达B时,B不做任何处理,直接转发出去。在路由器的工作过程来说,A和C相当于直连,当B不存在。可以这么理解。仅供参考