时延带宽积

往返时间

利用率

丢包率

1.6、计算机网络体系结构

在计算机网络的基本概念中，协议与分层体系结构是最重要的。

我们在处理、设计和讨论一个复杂系统时，总是将复杂系统分为多个小的、功能相对独立的模块或子系统。这样我们可以将注意力集中在某个特定的部分，这就是模块化思想。

计算机网络是一个非常复杂的系统，当然需要利用模块化的思想将其划分为多个模块来处理和设计。

网络协议

计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间交换数据与控制信息，需要有序的交换数据，那么必须遵守一定的规则。

这些规则规定了交换数据的格式和时序，以及发送和接收数据时要采取的动作。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议，网络协议简称为协。

网络协议分为三要素：

• 语法：数据与控制信息的结构和格式。如，地址字段多长以及它在整个分组中的什么位置。
• 语义：各个控制信息的具体含义，包含需要发出的何种控制信息、完成何种动作及做出何种响应。
• 同步（或时序）：事件实现的顺序和事件的详细说明，包含数据应该在何时发送，以及以什么速率发送。

快递分层体系结构

快递系统就是一个分层系统，与计算机网络有很多相似之处，如图所示：

常见的体系结构

OSI七层协议体系结构概率清楚，理论完整，但它复杂不实用。

因此，计算机网络中使用的是TCP/IP体系结构，因为其结构简单其实用。

然而我们在我们学习是采用五层体系结构，因为其既简洁又能将概念阐述清楚。

TCP/IP协议

ip协议可以将不同的网络接口进行互连，并向其上的TCP/UDP协议提供网络互连服务，而TCP/UDP协议在IP协议的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供可靠传输的服务（UDP向应用层提供不可靠传输服务）

IP协议作为TCP/IP体系结构中的核心协议，一方面负责不同的网络接口（IP over everything），另一方面为各种网络应用提供服务（Everything over IP）

IP和TCP这两个协议是非常重要的协议，因此来表示整个协议大家族。

各层作用

物理层

物理层是原理体系结构的最底层，完成计算计网络中最基础的任务，即在传输媒体上传输比特流。

物理层解决：采用怎样的传输媒体、物理接口、信号表示比特0和1。

数据链路层

数据链路层简称为链路层，计算机网络由主机、路由器和连接它们的链路组成，从源主机发送到目的主机的分组必须在一段一段的链路上传送。

数据链路层的任务就是将分组从链路的一端传送到另一端，传送的数据单元称为帧。每一帧包括数据和必要的控制信息。

• 如何标识网络中的各主机（主机编址问题）

假设，主机A向主机C发送数据，但是数据信号会通过总线传播到总线上的每一个主机。

问题：主机C如何知道该数据是发给自己的，自己要接收？而主机B、D、E又如何知道该数据并不是发送给自己的，自己应该拒绝？（主机编址问题）

答：使用MAC地址，网卡中的MAC地址，就是主机在网络中的地址。主机发送数据时应该给数据附加上目的地址（帧头中），当其他主机收到后，根据目的地址和自身地址对比，来决定是否接收数据。

• 如何从信号所表示的一连串比特流中区分地址和数据

目的主机如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据，也就是需要解决分组的封装格式问题。

• 如何协调各主机争用总线

假如B、C、D主机都需要发送数据，而B先一步发送，如果使用总线模式，那么这些请求信息都会传送到所以主机中，那么C、D在发送请求时就会造成网络碰撞，如何解决呢？ 答：使用交换机。

上述总线网络已经淘汰，现在常用的是使用以太网交换机将多台主机互连形成的交换式以太网。