计算机网络基础（二）

之前我们讲到了计算机网络的分类，现在我们继续讲解：

一.按网络的线路结构进行分类

1.星型

如上图，星型型拓扑结构是目前局域网普遍采用的一种拓扑结构。
特点：
星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。

中心节点可以是文件服务器，也可以是连接设备。

常见的中心节点为集线器或者路由器。
星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各
节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点，
再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此，中心节点相当复杂，而各个节点的通信处理负
担都很小，只需要满足链路的简单通信要求

优点：
1.控制简单。任何一站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。
2.故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接
点的故障只影响一个设备，不会影响全网。
3.方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。
缺点：
1.需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。
2.中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。
3.各站点的分布处理能力较低

2.总线型

总线型网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗
缆和细缆)，不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的。

总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公
用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，
如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址
检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

优点：
结构简单：网络各接点通过简单的搭线器(T头)即可接入网络，施工类似接电视天线。
走线量小：星型网络需要从中心集线器向每个网络接点单独甩线，如果不用线槽走线的话，地面上经常爬满一捆一捆的网线。
成本较低；总线型网络因用线量小，无需集线器等昂贵的网络设备，不用线槽、接线盒等结构化布局材料，成本要大大低于星型网络。
扩充灵活：星型网络在增加接点数目时有时是一件极其痛苦的事，如果在网络最初规划时留的空间较小，可能会遇到下列情况可能会因为只增加一个接点而必须购买一个交换机；而总线型网络只需增加一段电缆和一个T头就可增加一个接点。故障诊断和隔离比较困难：当节点发生故障，隔离起来还比较方便，一旦传输介质出现故障时，就需要将整个总线切断。

缺点：

易于发生数据碰撞，线路争用现象比较严重。

3.环型

环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传
输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另
一个节点。

这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之为"令牌环网"。”

实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型，一般情况下，环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的，因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便真的做到环的两端物理连接。

大家可以自行去了解什么是令牌环网。

4.网状型

网状拓扑结构，这种拓扑结构主要指各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与
其他两个节点相连，网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不
易管理和维护，不常用于局域网

优点：
1.网络可靠性高，一般通信子网中任意两个节点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径，这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路径把信息送至节点交换机。

2.网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。

缺点：
1.可选择最佳路径，传输延迟小。
2.控制复杂，软件复杂。
3.线路费用高，不易扩充。
4.在以太网中，如果设置不当，会造成广播风暴，严重时可以使网络完全瘫痪

在实际中我们最常用的是星型和网状型

知道了网络分类，下面我们学习网络的性能指标：

二.计算机网络的性能指标

常用的计算机网络的性能指标有7个：速率、带宽、吞吐量、时延、往返时间、利用率、丢包率

2.1.速率

速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特数据的速率，也称为比特率或数据率

计算机发送的信号是以二进制数字形式的，一个二进制单位是一个bit！！！

例题：

有一个待发送的数据块，大小为100MB,网卡的发送速率为100Mbps,则网卡发送完该数据块需要多长时间？

2.2.带宽

在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间
内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
单位： b/s (kbs, Mb/s, Gb/s, Tb/s)
宽带的带宽是100兆：出口网速最高100Mb/s

2.3.吞吐量

吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通
过网络。吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制

注意吞吐量和带宽的区别：带宽指的是最大的传输速度，而吞吐量指的是实际传输速度

2.4.时延

时延(delay或latency)是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到
另一端所需的时间。时延是个很重要的性能指标，它有时也称为延迟或迟延

网络中的时延是由以下几个不同的部分组成的：
发送时延：
主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
发送时延的计算公式为：
发送时延= 数据帧长度/发送速率

主机的发送速率和网卡的发送速率、信道的带宽、接口速率有关

传播时延:
电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间

传播时延的计算公式：
传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率
光纤的传播速率为：2x1e8m/s

处理时延：
处理时延指的是主机或者路由器在收到分组信息时花费的时间。例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、查找适当的路由等

2.5.往返时间

RTT(Round-Trip Time)

往返时间在计算机网络中它是一个重要的性能指标。

表示从发送端将数据发送到传输媒介开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时间（不包含发送时延）
RTT由三个部分决定：链路的传播时间、末端系统的处理时间、路由器的缓存中的排队和处理
时间。其中前两个部分的值作为一个TCP连接相对固定，路由器的缓存中的排队和处理时间会
随着整个网络拥塞程度的变化而变化。所以RTT的变化在一定程度上反映了网络拥塞程度的变
化