[计算机网络微课堂]第一章,概述
计算机网络
概述
因特网概述
网络,互联网,因特网
因特网发展的三个阶段
因特网服务提供者
- 普通用户可以通过 ISP 接入因特网
- ISP可以从因特网管理机构申请成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备
- 因特网上的主机必须有IP地址才可以通信
- 我国主要的ISP是：中国电信、中国移动、中国联通 这三大电信运行商
基于ISP三层结构的因特网
Internet分为三个层次：底层网、中间层网、主干网
- 底层网为大学校园网或企业网，
- 中间层网为地区网络和商用网络，
- 最高层为主干网，一般由国家或大型公司投资组建，目前美国高级网络服务（Advanced Network Services,ANS）公司所建设的ANSNET为因特网的主干网
- 第一层ISP通常被称为因特网主干网，一般都能覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备。第一层 ISP之间直接互联
- 第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户，通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数第一层ISP相连接
- 第三层ISP又称为本地ISP，它们是第二层ISP的用户，且只拥有本地范围内的网络。比如一般的校园网或企业网，以及住宅用户和无线移动用户，都是第三层ISP的用户
因特网的标准化工作
因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用
因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众
-
因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;
-
(.html)
-
任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议
因特网协会ISOC 是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用
- 因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发
- 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化
- 因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题
制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段：
- 因特网草案（在这个阶段还不是RFC文档)
- 建议标准（从这个阶段开始就成为RFC文档)
- 草案标准
- 因特网标准
因特网的组成
从功能上看，因特网可以被划分为两部分：
- 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
- 核心部分：由
大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）
- 在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算器，但我们不称它为主机。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组
三种交换方式
电路交换
如果有很多部电话机需要两两相连，那么一共需要多少对电线呢？
这个数量是非常巨大的。于是人们意识到，要使得电话间很方便的通信，就应到使用一个中间设备将这些电话连接，这个中间设备就是电话交换机。电话增多时依靠彼此连接的电话交换机来完成全网的交换任务，用这种方法构成了覆盖全世界的电信网。
- 电话交换机接通电话线的方式称为
电路交换 - 从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
- 电路交换的三个步骤:
- 建立连接（分配通信资源）
- 通话（一直占用通信资源）
- 释放连接（归还通信资源)
但是，当电路交换用来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。计算机网络通常采用分组交换，而不是电路交换
分组交换(❗)
通常我们将表示消息的整块称为一个报文
具体步骤
-
在发送报文之前，先把较长的报文分成一个个更小的等长数据段。在每个数据段前面加上一些由必要的控制信息（组成的源地址、目的地址等）组成的首部后，就构成了一个分组，也可简称为 “包”，首部也可称为包头
-
分组交换机（各路由器）收到分组后，先将分组暂时存储下来，再检查其首部，根据首部中的目的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。经过各分组交换机的存储转发，最终到达目标主机
-
目标主机收到分组后，去掉其首部，将各数据段组合还原出原始报文
分组交换过程中，发送方、分组交换机（路由器）、接收方的任务如下：
发送方:
-
构造分组
-
发送分组
路由器:
- 缓存分组
- 转发分组
接受方:
- 接收分组
- 还原报文
报文交换
与分组交换类似，报文交换中的交换结点也采用存储转发方式。但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要有较大的缓存空间
- 报文交换主要用于早期的电报通信网，现在较少使用，通常被较先进的分组交换方式所取代
对比
计算机网络的定义与分类
计算机网络的定义
计算机网络的确切定义并未统一
计算机网络的最简单的定义是：一些 互相连接 的、自治 的计算机的 集合
互连：是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用集合：是指至少两台计算机
计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些 通用的、可编程的硬件互连 而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来 传送多种不同类型的数据，并能 支持广泛的和日益增长的应用
- 计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件
- 计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用)
计算机网络的分类
交换技术分类:
- 电路交换网络
- 报文交换网络
- 分组交换网络
使用者分类:
- 公用网
- 专用网
- 公用网是指电信公司出资建造的大型网络，也可称公众网
- “公用” 的意思是指所有按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用此网络
- 专用网是指某个部门为单位的特殊业务需要所建立的网络，例如军队、铁路、电力系统均有本系统的专用网
传输介质分类:
- 有线网络
- 无线网络
- 有线网络包括双绞线网络、光纤网络等
- 无线局域网所使用的WIFI技术目前比较普遍
覆盖范围分类:
- 广域网–WAN
- 城域网–MAN
- 局域网–LAN
- 个域网–PAN
广域网:
- 广域网的覆盖范围通常为 几十公里到几千公里，可以覆盖一个国家、地区、甚至横跨几个洲，因而也称为远程网
- 广域网是因特网的核心部分，其任务是为核心路由器提供远距离（如跨不同国家）高速连接，互连分布在不同地区的城域网和局域网
城域网:
- 城域网的覆盖范围一般为一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离为 5至50公里
- 城域网通常作为城市骨干网，互连大量企业、机构和校园局域网
局域网:
- 局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，速率通常在100Mbit/s以上。但地理上局限在较小的范围内，如一个实验室、一栋楼或一个校园内，距离一般在 1公里左右
- 局域网通常由某个单位单独拥有、使用和维护
个域网:
- 个域网是个人区域网络的简称，不是用来连接普通计算机的，而是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（便携式计算机、打印机、鼠标、键盘等）用无线技术连接起来的网络，覆盖范围大概为 10米
- 个域网也常称为无限个人区域网WPAN
拓扑结构分类:
总线型网络
- 总线型网络使用单根传输线把计算机连接起来
- 它的优点是建网容易、增减结点方便、节省线路；缺点是重负载时通信效率不高，总线任意一处出故障，则全网瘫痪
星型网络
- 星型网络是将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备现在一般是交换机或路由器
- 这种网络拓扑便于网络的集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备；缺点是成本高，中央设备对故障敏感
环型网络
- 环型网络是将所有计算机设备的网络接口连接成一个环
- 环可以是单环，也可以是双环，环中信号是单向传输的
网状型网络
- 一般情况下，每个结点至少由两条路径与其他结点相连，多用在广域网中
- 其优点是可靠性高，缺点是控制复杂、线路成本高
以上四种基本的网络拓扑还可以互连为更复杂的网络
计算机网络的性能指标
性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- 往返时间
- 利用率
- 丢包率
1. 速率
2. 宽带
- 例如，在传统线路上传送电话的标准带宽为3.1kHz，范围从300Hz 到 3.4kHz，这是话音的主要成分的频率范围
其实，“带宽” 的这两种表述之间有着密切的联系。一条通信线路的 “频带宽度” 越宽，其所传输数据的 “最高数据率” 也越高
3. 吞吐量
- 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
- 吞吐量被经常用于对现实世界中网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络
- 吞吐量受网络带宽和额定速率的限制，如下图
- 1 Gb/s的以太网，其吞吐量受带宽限制，最高为 1Gb/s，通常只能达到 700Mb/s
4. 时延
- 网络时延分为三部分： 发送时延、传播时延、处理时延
发送时延:
计算公式
网卡的发送速率，信道带宽，交换机的接口速率，它们共同决定主机的发送速率
在构建网络时，应该做到各设备间以及传输介质间的速率匹配，这样才能发挥出本应具有的传输性能
传播时延:
计算公式:
处理时延:
- 一般不方便计算。因为网络中的数据流量是动态变化的，进而路由器的繁忙程度也在动态变化；而且不同路由器的软硬件性能也可能有所不同
5. 时延带宽积
时延带宽积分 = 传播时延 × 带宽
- 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特
- 链路的时延带宽积又称
以比特为单位的链路长度
6. 往返时间
在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互，我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。因此，往返时间
RTT (Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标
往返时间：从源主机发送发送开始，直到源主机收到来自目的主机的确认分组为止，所需要的时间
相比于以太网和无线局域网，分组在卫星链路上耗时较多。原因是，卫星链路距离比较远，传播时延比较大
7. 利用率 ❗
利用率有两种:
根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道的时延也会迅速增加。因此，信道利用率并非越高越好
当然，也不能使信道利用率太低，这会使宝贵的通信资源白白被浪费。应使用一些机制，可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量，使网络利用率保持在一个合理的范围内
8. 丢包率
- 丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中 丢失的分组数量与总分组数量的比率
- 丢包率具体可分为 接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等
分组丢失主要有两种情况：
- 分组在传输过程中出现 误码，被结点丢弃
- 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃；在通信量较大时就可能造成 网络拥塞
丢包率反映了网络的拥塞情况：
- 无拥塞时路径丢包率为 0
- 轻度拥塞时路径丢包率为 1% ~ 4%
- 严重拥塞时路径丢包率为 5% ~ 15%
- 当丢包率较高时，通常无法使网络应用正常工作
计算机网络体系结构
常见的结构体系
OSI结构体系
OSI 体系结构，意为开放式系统互联。国际标准组织（国际标准化组织）制定了 OSI 模型。这个模型把网络通信的工作分为 7 层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。1至4层 被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。5至7层 是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。
OSI失败的原因:
- OSI的专家们缺乏实际经验；没有商业推动力；
- OSI的协议过分复杂，执行效率低；
- 制定周期太长，导致此标准设备无法及时进入市场
TCP/IP 体系结构
TCP/IP 是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以 TCP/IP 为核心。基于 TCP/IP 的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是：网络访问层、网际互联层（主机到主机）、传输层、和 应用层。
- TCP/IP 体系结构相当于将 OSI 体系结构中的 物理层 和 数据链路层 合并成了网络接口层，并去掉了 会话层 和 表示层
- 用于网络互连的路由器中，也带有符合 TCP/IP 体系结构标准的 TCP/IP 协议族 ： 一般只包含 网际层 和 网络接口层
- TCP/IP 体系结构的网络接口层并没有规定什么具体的内容，目的是可以互连全世界各种不同的网络接口，例如有线的以太网接口、无线局域网的WIFI接口等。因此，本质上 TCP/IP 体系结构只有上面三层
- IP协议作为TCP/IP体系结构中的核心协议，一方面负责互连不同的网络接口（IP over everything）
- 另一方面，为各种网络应用提供服务（Everything over IP）
原理体系结构
在学习计算机网络原理时往往采用折中的办法，综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种五层协议的原理体系结构
分层的必要性
- 计算机网络是个非常复杂的系统。早在最初的 ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。
- “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。
专业术语
这些术语来自于 OSI 的七层协议体系结构，但也适用于 TCP/IP 的四层体系结构和五层原理体系结构
实体:
实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程对等实体：收发双方相同层次中的实体
协议:
协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
协议的三要素：语法、语义、同步
语法：定义所交换信息的格式语义：定义收发双方所要完成的操作同步：定义收发双方的时序关系
同步:
在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务；要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务
- 协议是 “水平的”， 服务是 “垂直的”
- 实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是"透明"的
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型
- 数据链路层的服务访问点为帧的 “类型” 字段
- 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的 “协议字段”
- 运输层的服务访问点为 “端口号”
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
多个SDU可以合成为一个PDU;一个SDU也可划分为几个PDU。
[计算机网络微课堂]第一章,概述
计算机网络
概述
因特网概述
网络,互联网,因特网
因特网发展的三个阶段
因特网服务提供者
- 普通用户可以通过 ISP 接入因特网
- ISP可以从因特网管理机构申请成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备
- 因特网上的主机必须有IP地址才可以通信
- 我国主要的ISP是：中国电信、中国移动、中国联通 这三大电信运行商
基于ISP三层结构的因特网
Internet分为三个层次：底层网、中间层网、主干网
- 底层网为大学校园网或企业网，
- 中间层网为地区网络和商用网络，
- 最高层为主干网，一般由国家或大型公司投资组建，目前美国高级网络服务（Advanced Network Services,ANS）公司所建设的ANSNET为因特网的主干网
- 第一层ISP通常被称为因特网主干网，一般都能覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备。第一层 ISP之间直接互联
- 第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户，通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数第一层ISP相连接
- 第三层ISP又称为本地ISP，它们是第二层ISP的用户，且只拥有本地范围内的网络。比如一般的校园网或企业网，以及住宅用户和无线移动用户，都是第三层ISP的用户
因特网的标准化工作
因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用
因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众
-
因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;
-
(.html)
-
任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议
因特网协会ISOC 是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用
- 因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发
- 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化
- 因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题
制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段：
- 因特网草案（在这个阶段还不是RFC文档)
- 建议标准（从这个阶段开始就成为RFC文档)
- 草案标准
- 因特网标准
因特网的组成
从功能上看，因特网可以被划分为两部分：
- 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
- 核心部分：由
大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）
- 在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算器，但我们不称它为主机。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组
三种交换方式
电路交换
如果有很多部电话机需要两两相连，那么一共需要多少对电线呢？
这个数量是非常巨大的。于是人们意识到，要使得电话间很方便的通信，就应到使用一个中间设备将这些电话连接，这个中间设备就是电话交换机。电话增多时依靠彼此连接的电话交换机来完成全网的交换任务，用这种方法构成了覆盖全世界的电信网。
- 电话交换机接通电话线的方式称为
电路交换 - 从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
- 电路交换的三个步骤:
- 建立连接（分配通信资源）
- 通话（一直占用通信资源）
- 释放连接（归还通信资源)
但是，当电路交换用来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。计算机网络通常采用分组交换，而不是电路交换
分组交换(❗)
通常我们将表示消息的整块称为一个报文
具体步骤
-
在发送报文之前，先把较长的报文分成一个个更小的等长数据段。在每个数据段前面加上一些由必要的控制信息（组成的源地址、目的地址等）组成的首部后，就构成了一个分组，也可简称为 “包”，首部也可称为包头
-
分组交换机（各路由器）收到分组后，先将分组暂时存储下来，再检查其首部，根据首部中的目的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。经过各分组交换机的存储转发，最终到达目标主机
-
目标主机收到分组后，去掉其首部，将各数据段组合还原出原始报文
分组交换过程中，发送方、分组交换机（路由器）、接收方的任务如下：
发送方:
-
构造分组
-
发送分组
路由器:
- 缓存分组
- 转发分组
接受方:
- 接收分组
- 还原报文
报文交换
与分组交换类似，报文交换中的交换结点也采用存储转发方式。但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要有较大的缓存空间
- 报文交换主要用于早期的电报通信网，现在较少使用，通常被较先进的分组交换方式所取代
对比
计算机网络的定义与分类
计算机网络的定义
计算机网络的确切定义并未统一
计算机网络的最简单的定义是：一些 互相连接 的、自治 的计算机的 集合
互连：是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用集合：是指至少两台计算机
计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些 通用的、可编程的硬件互连 而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来 传送多种不同类型的数据，并能 支持广泛的和日益增长的应用
- 计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件
- 计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用)
计算机网络的分类
交换技术分类:
- 电路交换网络
- 报文交换网络
- 分组交换网络
使用者分类:
- 公用网
- 专用网
- 公用网是指电信公司出资建造的大型网络，也可称公众网
- “公用” 的意思是指所有按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用此网络
- 专用网是指某个部门为单位的特殊业务需要所建立的网络，例如军队、铁路、电力系统均有本系统的专用网
传输介质分类:
- 有线网络
- 无线网络
- 有线网络包括双绞线网络、光纤网络等
- 无线局域网所使用的WIFI技术目前比较普遍
覆盖范围分类:
- 广域网–WAN
- 城域网–MAN
- 局域网–LAN
- 个域网–PAN
广域网:
- 广域网的覆盖范围通常为 几十公里到几千公里，可以覆盖一个国家、地区、甚至横跨几个洲，因而也称为远程网
- 广域网是因特网的核心部分，其任务是为核心路由器提供远距离（如跨不同国家）高速连接，互连分布在不同地区的城域网和局域网
城域网:
- 城域网的覆盖范围一般为一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离为 5至50公里
- 城域网通常作为城市骨干网，互连大量企业、机构和校园局域网
局域网:
- 局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，速率通常在100Mbit/s以上。但地理上局限在较小的范围内，如一个实验室、一栋楼或一个校园内，距离一般在 1公里左右
- 局域网通常由某个单位单独拥有、使用和维护
个域网:
- 个域网是个人区域网络的简称，不是用来连接普通计算机的，而是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（便携式计算机、打印机、鼠标、键盘等）用无线技术连接起来的网络，覆盖范围大概为 10米
- 个域网也常称为无限个人区域网WPAN
拓扑结构分类:
总线型网络
- 总线型网络使用单根传输线把计算机连接起来
- 它的优点是建网容易、增减结点方便、节省线路；缺点是重负载时通信效率不高，总线任意一处出故障，则全网瘫痪
星型网络
- 星型网络是将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备现在一般是交换机或路由器
- 这种网络拓扑便于网络的集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备；缺点是成本高，中央设备对故障敏感
环型网络
- 环型网络是将所有计算机设备的网络接口连接成一个环
- 环可以是单环，也可以是双环，环中信号是单向传输的
网状型网络
- 一般情况下，每个结点至少由两条路径与其他结点相连，多用在广域网中
- 其优点是可靠性高，缺点是控制复杂、线路成本高
以上四种基本的网络拓扑还可以互连为更复杂的网络
计算机网络的性能指标
性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能
- 速率
- 带宽
- 吞吐量
- 时延
- 时延带宽积
- 往返时间
- 利用率
- 丢包率
1. 速率
2. 宽带
- 例如，在传统线路上传送电话的标准带宽为3.1kHz，范围从300Hz 到 3.4kHz，这是话音的主要成分的频率范围
其实，“带宽” 的这两种表述之间有着密切的联系。一条通信线路的 “频带宽度” 越宽，其所传输数据的 “最高数据率” 也越高
3. 吞吐量
- 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
- 吞吐量被经常用于对现实世界中网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络
- 吞吐量受网络带宽和额定速率的限制，如下图
- 1 Gb/s的以太网，其吞吐量受带宽限制，最高为 1Gb/s，通常只能达到 700Mb/s
4. 时延
- 网络时延分为三部分： 发送时延、传播时延、处理时延
发送时延:
计算公式
网卡的发送速率，信道带宽，交换机的接口速率，它们共同决定主机的发送速率
在构建网络时，应该做到各设备间以及传输介质间的速率匹配，这样才能发挥出本应具有的传输性能
传播时延:
计算公式:
处理时延:
- 一般不方便计算。因为网络中的数据流量是动态变化的，进而路由器的繁忙程度也在动态变化；而且不同路由器的软硬件性能也可能有所不同
5. 时延带宽积
时延带宽积分 = 传播时延 × 带宽
- 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特
- 链路的时延带宽积又称
以比特为单位的链路长度
6. 往返时间
在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互，我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。因此，往返时间
RTT (Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标
往返时间：从源主机发送发送开始，直到源主机收到来自目的主机的确认分组为止，所需要的时间
相比于以太网和无线局域网，分组在卫星链路上耗时较多。原因是，卫星链路距离比较远，传播时延比较大
7. 利用率 ❗
利用率有两种:
根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道的时延也会迅速增加。因此，信道利用率并非越高越好
当然，也不能使信道利用率太低，这会使宝贵的通信资源白白被浪费。应使用一些机制，可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量，使网络利用率保持在一个合理的范围内
8. 丢包率
- 丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中 丢失的分组数量与总分组数量的比率
- 丢包率具体可分为 接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等
分组丢失主要有两种情况：
- 分组在传输过程中出现 误码，被结点丢弃
- 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃；在通信量较大时就可能造成 网络拥塞
丢包率反映了网络的拥塞情况：
- 无拥塞时路径丢包率为 0
- 轻度拥塞时路径丢包率为 1% ~ 4%
- 严重拥塞时路径丢包率为 5% ~ 15%
- 当丢包率较高时，通常无法使网络应用正常工作
计算机网络体系结构
常见的结构体系
OSI结构体系
OSI 体系结构，意为开放式系统互联。国际标准组织（国际标准化组织）制定了 OSI 模型。这个模型把网络通信的工作分为 7 层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。1至4层 被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。5至7层 是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。
OSI失败的原因:
- OSI的专家们缺乏实际经验；没有商业推动力；
- OSI的协议过分复杂，执行效率低；
- 制定周期太长，导致此标准设备无法及时进入市场
TCP/IP 体系结构
TCP/IP 是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以 TCP/IP 为核心。基于 TCP/IP 的参考模型将协议分成四个层次，它们分别是：网络访问层、网际互联层（主机到主机）、传输层、和 应用层。
- TCP/IP 体系结构相当于将 OSI 体系结构中的 物理层 和 数据链路层 合并成了网络接口层，并去掉了 会话层 和 表示层
- 用于网络互连的路由器中，也带有符合 TCP/IP 体系结构标准的 TCP/IP 协议族 ： 一般只包含 网际层 和 网络接口层
- TCP/IP 体系结构的网络接口层并没有规定什么具体的内容，目的是可以互连全世界各种不同的网络接口，例如有线的以太网接口、无线局域网的WIFI接口等。因此，本质上 TCP/IP 体系结构只有上面三层
- IP协议作为TCP/IP体系结构中的核心协议，一方面负责互连不同的网络接口（IP over everything）
- 另一方面，为各种网络应用提供服务（Everything over IP）
原理体系结构
在学习计算机网络原理时往往采用折中的办法，综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种五层协议的原理体系结构
分层的必要性
- 计算机网络是个非常复杂的系统。早在最初的 ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。
- “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。
专业术语
这些术语来自于 OSI 的七层协议体系结构，但也适用于 TCP/IP 的四层体系结构和五层原理体系结构
实体:
实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程对等实体：收发双方相同层次中的实体
协议:
协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
协议的三要素：语法、语义、同步
语法：定义所交换信息的格式语义：定义收发双方所要完成的操作同步：定义收发双方的时序关系
同步:
在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务；要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务
- 协议是 “水平的”， 服务是 “垂直的”
- 实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是"透明"的
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型
- 数据链路层的服务访问点为帧的 “类型” 字段
- 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的 “协议字段”
- 运输层的服务访问点为 “端口号”
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
多个SDU可以合成为一个PDU;一个SDU也可划分为几个PDU。