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五层协议中各层所表示的功能及包含的协议

应用层:应用层的主要任务是如何通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。
(包含协议有HTTP、SMTP、DNS、RTP等)

运输层:运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
(包含协议有TCP、UDP)

网络层:网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报封装成分组或包进行转发。
(包含协议有IP)

数据链路层:数据链路层的任务就是在相邻节点之间的链路上传送以帧为单位的数据。

物理层:物理层是原理体系结构的最底层,完成计算机网络中最基本的任务,即在传输媒体上传送比特流,将数据链路层帧中的每个比特从一个节点通过传输媒体传送到下一个节点。

实体、协议和服务

实体
实体用来表示任何可发送或接受信息的硬件或者软件进程。在许多情况下,实体就是一个特定的软件模块。

协议
协议是控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面的规则定义了所交换的信息的格式,而协议的语义方面的规则定义了发送者或接收者所要完成的操作。

服务
使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议,下面的协议对上面的实体是透明的。

区别及关系
在协议的控制下,两个对等实体间的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”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

计算机性能指标

速率
速率就是数据的传送速率,它也称为数据率或比特率,比特(bit)是计算机中数据量的单位。

带宽
(1)带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。
(2)在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高频率”。带宽的基本单位为bit/s。

吞吐量
吞吐量也被称为吞吐率,表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。

时延
时延是指数据从网络(或链路)的一端传送到另一端所需要的时间。时延有时也称为延迟或迟延。

发送时延
发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间,也就是从发送数据的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延也称为传输时延。

​ 发送时延 = 分组长度(数据帧长度)(bit) / 发送速率(bit/s)

传播时延
传播时延是电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

传播时延 = 信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)

习题1-14

处理时延
主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。

排队时延
分组在经过网络传输时,会经过许多路由器。分组在进入路由器之前要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后,还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。

丢包率
丢包率即分组丢失率,是指在一定的时间范围内,分组在传输过程中丢失的分组数量与总的分组数量的比率。

利用率
利用率是指网络有百分之几的时间是被利用的。

1-20 判断以下正误。

(1)提高链路速率意味着降低了信道的传播时延。(×)

原因:
提高链路速率是提高了将数据推送到链路的速率。而信道的传播时延仅跟信号的传播速率和信道长度有关,与发送速率无关。因此提高链路速率不会影响信道的传播时延。

(2)在链路上产生的传播时延与链路的带宽无关。(√)

原因:
由于承载信息的电磁波在通信线路上的传播速率(这是光速的数量级)与数据的发送速率并无关系,因此在链路上产生的传播时延仅与信号传播速率和信道长度有关。

(3)跨越网络提供主机到主机的数据通信的问题属于运输层的功能。(×)

原因:
跨越网络提供主机到主机的数据通信的问题属于网络层的功能。运输层为不同主机上的应用进程和应用进程间提供逻辑通信功能。

(4)发送时延是分组的第一个比特从发送方发出到该比特到达接收方之间的时间。(×)

原因:
发送时延是主机或路由器将分组发送到通信线路上所需要的时间,也就是从发送分组的第一个比特算起,到该分组的最后一个比特发送到线路上所需要的时间。

(5)由于动态分配通信带宽和其他通信资源,分组交换能更好更高效地共享资源。(√)

(6)采用分组交换在发送数据前可以不必先建立连接,发送突发数据更迅速,因此不会出现网络拥塞。(×)

原因:
由于分组交换不像电路交换那样通过建立连接来保证通信时所需的各种资源,因而无法确保通信时端到端所需的带宽,在通信量较大时可能造成网络拥塞。

奈氏准则和香农公式

奈氏准则
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud
理想带通信道的最高码元传输速率 = W Baud

奈氏准则的另一种表达方式为:每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元ÿ

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