自考计算机网络原理（二）
第一章：计算机网络概述
四、计算机网络性能
（一）速率与带宽
速率是计算机网络中最重要的性能指标之一，它是指网络单位时间内传送的数据量，用以描述网络传输数据的快慢，也称为数据传输速率或数据速率。有时也会用“带宽（Hz）”这一术语描述速率。
计算机网络传输的数据是以“位”为信息单位的二进制数据，速率的基本公单位是bit/s（位/秒），有时也称速率为比特率。
1000 bit/s=1K bit/s 千
1000 K bit/s=1M bit/s 兆
1000 M bit/s=1G bit/s 吉
1000 G bit/s=1T bit/s 太
（二）时延
(1)时延是指数据从网络中的一个结点（主机或交换设备等）到达另一结点所需要的时间。
(2)分组的每跳传输过程主要产生4类时间延迟：结点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。
(3)计算机网络中，通常将连接两个结点的直接链路称为一个“跳步”，简称“跳”。
结点处理时延（dc）：分组到达结点时，交换设备需要对分组进行相关的处理，比如检查分组是否出错等，花费的这部分时间称为结点处理时延。
排队时延（dq）：从分组被存储开始，到轮到该分组被传输为止，这段时间称为排队时延。排队时延的大小取决于网络的拥塞程度，网络拥塞越严重，平均排队时延就越长，反之越短。
传输时延（dt）：当轮到分组被传输到下一个结点时，从传输该分组第一位开始，到传输完该分组最后一位为止，这段传输数据所花费的时间称为传输时延。假设分组长度为L，链路带宽为R，则 dt=L/R。
传播时延（dp）：若两结点之间的物理链路长度为 D，信号传播速度为V则传播时延为dp=D/V。
综上，一个分组经过一跳，所需时间为 dh=dc+dq+dt+dp
（三）时延带宽积
物理链路的传播时延与链路带宽的乘积，记为G
表示一段链路可以容纳的数据位数，也称为：以位为单位的链路带宽积
G=dp*R
时延带宽积的单位是位，它表示一段传输链路可以容纳的数据位数。
例：主机A向主机B发送一长度为8000bit的数据分组，若连接主机A与主机B的传输链路长度1000km，传输速率为1000bit/s，传播速率为500km/s，试求：
主机A传输该分组的传输时延；
主机A传输该分组的传播时延；
该分组从主机A到达主机B的时延；（忽略结点处理时延和排队时延）
该传输链路的时延带宽积。
【解析】在这里先审题，找出关键数值后代入公式计算即可。
由传输时延公式 dt=L/R可列，8000÷1000=8s；
由传播时延公式 dp=D/V 可列，1000÷500=2s；
时延为传输时延和传播时延的和，即8+2=10s；
由时延带宽积公式G=dp*R 可列，1000×2=2000bit。
（四）丢包率
当网络拥塞特别严重时，新到达的分组无法再被交换结点存储，此时交换节点会丢弃分组，造成“丢包”现象。
丢包率 =（Ns-Nr）/Ns
其中，Ns为发送分组总数，Nr为接受分组总数，（Ns-Nr）为丢失分组总数。
（五）吞吐量
在单位时间内源主机通过网络想目的主机实际送达的数据量，记为Thr。
吞吐量受网络链路带宽、网络连接复杂性、网络协议、网络拥塞程度等因素影响。对于分组交
换网络，源主机到目的主机的吞吐量在理想情况下约等于瓶颈链路的带宽。
五、计算机网络体系结构
（一）计算机网络分层体系结构
定义：计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合。
最典型的划分方式就是采用分层的方式来组织协议，分层的核心思路是上一层的功能建立在下一层的功能基础上，并且在每一层内均要遵守一定的通信规则，即协议。
体系结构应当具有足够的信息，以便软件设计人员为每层编写实现该层协议的有关程序，即协议软件。
典型的层次化体系结构有OSI参考模型和TCP/IP参考模型两种。
（二）OSI参考模型
物理层：主要功能是在传输介质上实现无结构比特流输出。该层协议规定了4个特性：机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
数据链路层：主要功能是实现在相邻结点之间数据可靠而有效的传输。数据块传输单位称为帧。它也有流量控制的作用。
网络层：主要功能是数据转发与路由。完成路径选择功能。
传输层：主要功能包括复用/分解（区分发送和接受主机上的进程）、端到端的可靠数据传输、连接控制、流量控制和拥塞控制机制等。
会话层：指用户与用户之间的连接，通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。
表示层：处理应用实体间交换数据的语法，解决格式和数据表示的差别。
应用层：该层提供的服务非常丰富，包括文件传送、电子邮件等。
在层的实体之间传送的比特组称为数据单元。在对等层之间传输数据单元是按照本层协议进行的，这时的数据单元称为协议数据单元（PDU）。
相邻层间的服务是通过其接口面上的服务访问点（SAP)进行的，N层SAP就是（N+1)层可以访问N层的地方。每个SAP有唯一的地址号码。
应用层：报文
传输层：数据段或报文段
网络层：分组或包
数据链路层：帧
物理层：比特流或位流
第N层向（N+1)层提供服务，或第（N+1)层请求N层提供服务，都是用一组原语描述的。
OSI参考模型的原语有4类：请求，指示，响应，证实。
在分层的体系结构中，下层向上层提供服务通常有两种形式：面向连接的服务和无连接的服务。面向连接的服务以电话系统最为典型，要进行“建立链路、传输数据和拆除链路”三步，无连接的服务没有建立链路和拆除链路的过程，又称为数据报服务。
（三）TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型包括4层：应用层，运输层，网际层和网络接口层。TCP提供运输层服务，IP提供网际层服务。
应用层：TCP/IP参考模型将0Sl参考模型中会话层和表示层的功能合并到了应用层来实现。每一个应用层协议一般会使用两个运输层协议之一进行数据传输：面向连接的传输控制协议TCP和无连接的用户数据报协议UDP。
运输层：主要包括面向连接、提供可靠数据流传输的传输控制协议TCP和无连接不提供可靠数据传输的用户报协议UDP。
网际层：网际层是整个TCP/IP参考模型的核心，主要解决把数据分组发送目的网络或主机的问题。网际层的核心协议是lP。还包括：ICMP、IGMP、BGP、OSPF、RIP等。
网络接口层：这一层未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。这一层对应0SI中的数据链路层和物理层。
六、计算机网络与因特网发展简史
ARPAnet是第一个分组交换的计算机网络。
1972年，ARPAnet开发了第一个主机到主机的协议，网络控制协议(NCP)。
20世纪70年代末期，ARPAnet已连接上百台主机，公共因特网已现雏形。
1986年，创建了NSFNET。在此期间，TCP/IP协议簇逐渐成熟，并于1983年1月1日正式部署，替代了NCP。
20世纪90年代，万维网应用诞生。
