一、计算机网络性能
1、计算机网络的速率、带宽、以及延迟
（1）网络速率
速率又叫做数据率或者数据传输速率（单位时间（秒）传输信息（比特）量）或者又叫比特
率；这里的速率往往是指额定速率或者标称速率。
（2）网络带宽
是指信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（HZ）；网络的“带宽”
通常是数字信道所能传送的“最高数据率”。
（3）网络时延
是指数据从网络或者链路的一端传送到另一端所需的时间。 
（4）四种分组延迟
注意： 传输延迟和传播延迟是不一样的；传输时延是发送一个分组需要多少时间，传播时延
是信号从这一点经过这个链路传到下一点所需的时间。
2、时延带宽积、丢包率、以及吞吐量
（1）时延带宽积（信息、数据）
（2）分组丢失（丢包）
（3）吞吐量
表示在发送端与接收端之间传送数据速率；有即时吞吐量（给定时刻的速率）和平均吞吐量
（一段时间的平均速率）。
在理想的情况下，端到端的吞吐量取决于小的那一个（也就是瓶颈链路），例如上图。
二、计算机网络体系结构
1、计算机网络体系结构概述
（1）定义概述
计算机网络是一个非常复杂的系统，涉及到包括主机、路由器、各种链路、应用、协议、硬
件和软件在内的多个组成部分。
（2）结构描述
计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构（每一层遵循某些网络协议来完成本层的
特定的功能（服务）），网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构的。
体系结构是抽象的，是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义。
2、采用分层结构的原因（优点）
（1）结构清晰，有利于识别复杂的部件及其关系，分层的参考模型；
（2）模块化的分层易于系统更新、维护，任何一层的服务实现的改变对于系统其它层都是透明
的；
（3）有利于标准化；
3、分层网络体系结构的基本概念
（1）体系概念图
（2）协议的概念以及在体系中的基本应用
协议是对两个对等实体进行通信的规则集合，协议是“水平的”（这里的实体包括任何可发送或
接收信息的硬件或软件进程）；
任一层实体需要使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务，服务室“垂
直的”；
下层协议的实现对上层服务用户是透明的；
同系统的相邻层实体间通过接口进行交互，通过服务访问点SAP，交换源语，指定请求的特
定服务；
三、OSI参考模型
1、OSI参考模型的基础简介
（1）目的
提出这个模型的目的就是支持异构网络系统的互联互通（是异构网络系统互联的国际标
准）；
（2）层次图
2、 OSI 参考模型解释的通信过程
（1）通信过程的基础描述
主机所有层级都要实现，中间系统只需要完成三个层面：
实线描述的是数据的真实走向，虚线描述的是，对等层之间如何交换数据；
由于中间系统部分没有对上四层（应用层、表示层、会话层、传输层）进行处理，所以对应
的这四层的信息就会到对应目的主机的这几层来处理，这四层又叫做端-端层（end-end）；
3、OSI参考模型数据封装与通信过程
（1）数据封装与通信概念图
（2）通信过程描述
主机A发出的信息会经过每一层的封装（每一层会加一个头部信息，数据链路层会多加一个尾
部信息），然后经过物理层（网络或者是线路）传送到主机B，然后主机B从物理层开始，每一层
都对应识别封装的信息头部（数据链路层还有尾部），然后将信息还原成主机A一开始发送的信
息，以此来达到通信的效果。
（3）数据封装的原因
概述：增加控制信息，构造协议数据单元（PDU）；
控制信息主要包括：地址->用于标识发送端/接收端；差错检测编码->用于差错检测或者纠
正；协议控制->实现协议功能的附加信息，如：优先级、服务质量、和安全控制等；
4、OSI参考模型各层级的功能
（1）物理层
①实现每一个比特的数据传输，解决比特编码（例如用什么来表示1或者用什么来表示0）；
②定义和规范一些接口特性（机械特性、电气特性、功能特性、规程特性）；
③定义一个数据率（数据传输速率）；
④解决比特同步（时钟同步）问题（即发送端发送一个比特，接收端就接收到一个，而不会
错过接收或者乱序）；
⑤设定传输数据的模式：单工模式（只能A发B，不能B发A），半双工模式（可以双向通信，
但是只能交替通信，也就是说不能同时双向通信），全双工通信（可以同时双向通信，通畅采用独
立的信道）；
（2）数据链路层
①负责结点-结点数据传输（结点可以是主机或者其他网络设备），解决的是物理链路直接相
连的两个相邻结点之间的数据传输，以帧为单位；
②组帧（加头加尾，一般头部是地址信息，尾部是差错检测）；
③物理寻址：在帧头中增加发送端或接收端的物理地址标识数据帧的发送端或接收端；
④ 流量控制：匹配发送端和接收端的发送速度和接收速度，以达到避免淹没接收端的效果
（发太快，接太慢，缓存不过来）；
⑤差错控制：用特殊的差错编码来检测并重传损坏或丢失帧，并避免重复帧；
⑥访问（接入）控制：在任一给定时刻决定哪个设备拥有链路（物理介质）控制使用权；
（3）网络层
①负责源主机到目的主机数据分组交付（可能会跨越多个网络）；
②逻辑寻址：全局唯一逻辑地址，确保数据分组被送达目的主机，如IP地址；
③路由：路由器（或网关）互连网络，并路由分组至最终目的主机，帮助进行路径的选择；
④分组转发：
（4）传输层
①负责源->目的（端-端）（进程间）完整报文传输，即分段与重组；
②SAP寻址：确保将完整报文提交给正确进程，如添加端口号；
③端到端的连接控制（逻辑连接）；
④端到端的流量控制；
⑤差错控制；
（5）会话层（最薄的一层，在现实中基本就没这一层，即不是独立存在的）
①对话控制：对话的建立、维护、以及拆除；
②同步：字啊数据流一种插入“同步点”（一旦数据出现问题，那么数据就可以恢复到最近的一
个同步点的位置）；
（6）表示层 （在现实生活中也不是独立存在的，基本都是应用层做的）
①从端到端的角度实现源主机到目的主机之间交换信息的语法和语义问题，即数据表示转
化，转换为主机独立的编码；
②加密/解密；
③压缩/解压缩；
（7）应用层（最丰富）
①支持用户通过用户代理（比如说浏览器）或网络接口来使用网络服务；
②典型的应用层服务：文件传输（FTP），电子邮件（SMTP），Web（HTTP）；
四、TCP/IP参考模型
1、基础概念
先有协议再有应用；所有的应用都架构与IP上；隐藏了网络接口层（在现实网络中更倾向于
展开这一层）。
2、参考模型图
五、 5层参考模型（OSI和TCP/IP的综合优化型）
1、5层参考模型概述
（1）基础概述
①综合了OSI和TCP/IP的优点；
②是现实生活中不管是理论还是实践，我们应用或者是参考得最多的；
（2）模型层次概念图
2、5层模型的数据封装
（1）模型封装图
（2）封装流程
应用层构造用户发送的数据（报文），到传输层后拆分报文构造段（加段头），然后传给网
络层，网络层加上头部信息后，此时的数据我们通常叫做数据报，然后将数据报交给数据链路层，
数据链路层构造数据帧（加头加尾），交给物理层变成一个个比特然后传输给交换机，经过类似的
处理又交给路由器，在经过类似的处理最后交给目的主机，然后一步步还原成发送的信息（报
文）；
六、计算机网络与Internet发展历史
1、1961-1972：早期分组交换原理的提出与应用
（1）1961：Kleinrock-排队论：证实了分组交换的有效性；
（2）1964：Baran-分组交换：应用于军事网络；
（3）1967：ARPA提出ARPAnet构想；
（4）1969：第一个ARPAnet结点运行；
（5）1972：ARPAnet公开演示第一个主机-主机协议NCP、第一个e-mail程序，ARPAnet拥
有15个结点；
2、1972-1980：网络互连，大量新型、私有网络的涌现
（1）1970：在夏威夷构建了ALOHAnet卫星网络；
（2）1974：Cerf与Kahn-提出网络互连体系结构；
（3）1976：Xerox设计了以太网；
（4）70年代后期：私有网络体系结构：DECnet、SNA、XNA，固定长度分组交换（ATM先
驱）；
（5）1975：ARPAnet移交给美国国防部通信局管理；
（6）1979：ARPAnet拥有200结点；
3、1980-1990：新型网络协议与网络的激增
（1）1983：部署了TCP/IP；
（2）1982：定义了SMTP电子邮件协议；
（3）1983：定义了DNS；
（4）1985：定义了FTP协议；
（5）1988：TCP拥塞控制
（6）1986：NSFnet初步形成了一个由骨干网、区域网、校园网组成的三级网络；100000台
主机连接公共网络；
4、1990-2000：商业化，Web，新应用
（1）1990年代早期：ARPAnet退役；
（2）1991：NSF解除NSFnet的商业应用限制（95年退役），由私营企业经营；
（3）1992：因特网协会ISOC成立；
（4）1990年代后期：Web应用；
（5）1990年代后期-2000年代：
5、2005-今
