架构师专业基础:计算机网络

网络的概念

计算机网络(又称为网络),由若干节点和连接这些节点的链路组成。网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或者路由器等。

网络之间通过路由器互联起来,就构成一个覆盖范围更大的网络,这种“网络的网络”就称为互联网。

网络把许多计算机连接在一起,而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起,与网络相连的计算机称为主机。

互联网发展三个阶段

第一阶段:从单网络APRANET向互联网发展的过程;

第二阶段:建成三级结构的互联网,分为主干网、地区网、校园网(或企业网)。

第三阶段:形成多层次ISP(Internet Service Provider,互联网服务商)结构的互联网,例如中国电信、中国联通、中国移动。

互联网的组成

边缘部分:由所连接在互联网上的主机组成,这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传递数据、音频、视频等)和资源共享。

核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,这部分是为边缘部分提供服务的。

网络的分类

按照网络的作用范围分为:

  • 广域网WAN(Wide Area Network)
  • 城域网MAN(Metropolitan Area Network)
  • 局域网LAN(Local Area Network)
  • 个人区域网PAN(Personal Area Network)

按照网络的使用者分为:

  • 公用网
  • 专用网

网络的性能

速率:数据的传输速率,也称为数据率或者比特率,单位是比特/秒,bit/s

带宽:信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占率的频率范围,单位是赫Hz、千赫kHz、兆赫等mHz。计算机网络中的带宽是指网络中某通道传送数据的能力,定义为单位时间内网络中的某信道能通过的“最高数据率”,带宽的单位是比特/秒,bit/s

吞吐量:在单位时间内通过某个网络的实际数据量.单位比如Mb/s。

时延:数据从网络一端传向另一端所需的时间,分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。

时延带宽积:传播时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

往返时间RTT:从发送方发送数据开始,到发送方接收到来自接收方的确认,总共经历的时间。

利用率:信道利用率、网络利用率。

网络的非性能特征

费用

质量

标准化

可靠性

可扩展性、可升级性

易于管理和维护

网络体系结构

开放互联基本参考模型 OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model),IOS 7489国际标准。

网络体系结构.png

网络安全

常见的四种威胁:

  • 截获:通过网络窃听通信内容
  • 中断:中断网络通信
  • 篡改:故意篡改网络传输的报文
  • 伪造:伪造网络中传输的信息

拒绝服务DoS(Denial of Service)

分布式拒绝服务DDoS(Distributed Denial of Service),也称为网络带宽攻击

网络安全内容:

  • 保密性
  • 安全协议
  • 访问控制

网络安全技术:

简单数字签名(私钥对报文内容进行加密和解密)


数字签名1.png

复杂数字签名(公钥对报文内容进行加密和解密)


数字签名2.png

防火墙


防火墙.png

无线网络

WLAN(Wireless Local Area Network)

有固定基础设施的无线网络:预先建立能覆盖一定地理范围的固定基站,比如蜂窝移动电话

无固定基础设施的无线网络:相对有固定基础设施的无线网络而言,也称为自组网络,没有固定接入点,临时组网

参考资料

计算机网络(第7版)-谢希仁

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