计算机网络是信息技术领域的重要组成部分,它涉及多个方面,如网络分类、性能指标、网络体系结构、协议和服务等。以下是对这些知识点的详细说明:
计算机网络可以根据覆盖范围分为四类:广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN)和个域网(PAN)。WANs跨越远距离,如Internet,MANs限于城市范围,LANs常见于校园或企业,而PANs则服务于个人电子设备。
网络性能指标包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间(RTT)和利用率。速率指数据传输的速度,带宽表示网络能传输的最大数据量,吞吐量是实际传输的数据量,时延是数据从发送到接收所需的时间,时延带宽积是时延乘以带宽,RTT是从发送数据到接收确认的总时间,利用率则是网络资源实际使用情况的度量。
网络体系结构采用分层设计的原因在于其独立性、灵活性、可分割性、易实现与维护性以及标准化。日常生活中,邮政系统和物流系统的运作方式可以类比为分层架构,每层负责不同的任务,相互协作完成整个流程。
协议和服务之间的区别在于,协议是通信规则的集合,包括语法(数据格式)、语义(控制信息和响应)和同步(事件顺序),而服务是协议实现后向上层提供的功能,服务用户只关心功能而不关心实现细节。协议是水平的,服务是垂直的。
五层协议的网络体系结构综合了OSI和TCP/IP的优点,各层主要功能如下:
1. 物理层:负责传输比特流,定义物理接口和连接方式。
2. 数据链路层:确保无差错帧传输,包含MAC和LLC子层。
3. 网络层:路由选择和分组转发,IP协议位于这一层。
4. 运输层:提供端到端的可靠服务,如TCP和UDP。
5. 应用层:直接与用户应用程序交互,如HTTP、FTP等。
TCP/IP参考模型与OSI模型大致对应,TCP/IP模型包括应用层、传输层、互联网层和主机-网络层,而OSI模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
名词解释:
- 协议栈:实现网络协议的软件层次结构。
- 实体:任何可以发送或接收信息的硬件或软件。
- 对等层:在协议栈中处于相同位置的层,它们执行类似的功能。
- 协议数据单元(PDU):各层数据传输的基本单位,如物理层的比特流、数据链路层的帧、网络层的分组、传输层的段和应用层的报文。
- 服务访问点(SAP):各层之间交互的接口,用于提供服务。
- 客户/服务器:客户端发起请求,服务器端响应请求的通信模式。
- 客户-服务器方式:网络中普遍采用的通信模式,客户启动通信,服务器等待并处理请求。