计算机网络基本概念
基本概念
计算机网络的定义:互连的(互联互通的通信链路),自治的(无主从关系)计算机集合。
由于数量大,距离远,不可能所有主机一一相连,由此需要借助交换网络互连主机。
从组成角度来说是大量计算设备的集合,以及通信链路(光纤,无线电,卫星)和分组交换设备(路由器交换机)。
从服务角度来说是为网络应用提供通信服务的通信基础设施。
ISP——Internet Service Provider全球最大的互联网络
网络协议
network protocol 是计算机网络有序运行的重要保证,它规定了通信实体之间交换消息对格式,意义,顺序及针对事件采取的“动作”。
协议三要素
语法Syntax——结构或格式,信号电平等底层信息
语义Semantic——发出控制信息,完成动作响应,差错控制
时序Timing——事件顺序,速度匹配
用于规范网络种所有信息发送和接受过程,常用有TCP,IP,http
目前的Internet协议标准以RFC(request for comments)文档形式储存,IEFT互联网工程任务组管理。
网络结构
由边缘主机、应用,接入网络即通信链路,和核心网络包括路由器登转发设备组成。
边缘有主机(端系统),c/s应用模型ftp,对等p2p应用模型,及不依赖专用服务器对等实体直接进行通信如QQ。
接入网络有数字用户线路dsl,利用已有电话线接入的;电缆网络,利用有线电视网络(使用频分复用技术);家庭或企业以太网;无线网络。
网络核心是计算机网络中的关键功能,实现路由(计算路径)+转发(输入输出)功能,解决了数据交换的问题。
Internet结构
Internet是多个网络复合而成,即网络之网络,端系统通过ISP连接到Internet,是动态形成的,不可精确描述出其具体结构。
一般大概为一级ISP——IXP——区域ISP——个人
数据交换
端系统两两互连会产生n方个链路,由此我们使用交换设备用于局限网络规模,再进一步使用多个交换设备组成了交换网络。
交换的两大功能
1.动态转接
2.动态分配传输资源
电路交换
使用电话网络进行通信,通信过程需建立连接后再通信,通信完成候释放连接,通信过程中独占资源。
多路复用
由此我们想到一个问题,电路交换通信过程中独占资源,那是否通信机中间的所有设备都不能通信了呢?
肯定不是,要实现中继线的共享就需要使用多路复用技术multiplexing。
一般的多路复用结构如下:
复用器——共享信道——分用器
主要思想是将链路资源划分为资源片,将资源片分配给各路呼叫,各路呼叫再独占分配到的资源片。
具体方法有频分多路FDM(有线电视),时分多路TDM(依照时间划分为等长的时分复用帧,各呼叫在对应时隙中使用),波分复用WDM(光的频分复用)和码分复用CDM(多用于无线链路如蜂窝网络和卫星中)。
码分复用的方法较为复杂需要单独介绍,每个用户分配单独的码片序列,0用-1,1用+1,用户使用相同频率载波,使用各自码片编码数据,信号=原始数据×码片序列,而各拥护的码片相互正交,只有自己的乘积才为1,保证信道共享,信道传输的信号是所有信号的叠加向量。
解码过程为码片序列与编码信号内积,如果不是自己发送的信号因为各用户码片相互正交结果为0,只有自己发送的结果才能保留。
报文交换与分组交换
报文交换message switching报文是发送信息整体报文
分组交换package switching是报文拆出一系列相对较小的数据包,但是需要报文的拆分重组,会产生额外开销
这两种交换使用统计多路复用,该方法按需共享链路,按照报文到来先后顺序直接发送。
优劣:分组与报文交换都是为了实现网络资源的充分共享,适用于突发数据传输网络,只考虑传输延迟的话分组交换更优,因为可以并行转发分组,而且报文交换需要路由器有更大缓存,这两种比较的话可以认为分组交换更优。
但这两种方法因为不建立链路,可能产生拥塞造成分组延迟和丢失,需要协议处理传输和拥塞控制,保障不如电路级。
总结
本节学习了计算机网络的基本概念,对计算机网络算有了大概的了解,网络由各主机端系统,链路和交换设备组成,还了解了数据交换的部分方法。
此部分的重点还有传输时延的计算,但是我觉得对我们信安专业来说不很重要,因为我们雪网络是了解原理为以后作基础,所以重点该是后续的具体网络协议和数据包的构成方法等内容。