计算机网络的类别

局域网、广域网、城域网、个人区域网

1局域网LAN

高校、企业、家庭的网络都可以是局域网。
网线长度max：100m 带宽：10M&100M

PC群–交换机A–交换机B–交换机C==>汇聚层交换机
【B交换机承担PC——A&B的所有流量，C承担PC——ABC的所有流量】负荷过重
特点：覆盖范围小，自己购买设备且自己维护，带宽固定（不需要再交钱，取决于购买的设备）

2.广域网

1.Internet
·全球最大的互联网络，由众多ISP（服务器运营商）组成[ex：电信、网通]；对网民提供访问互联网的服务（Internet-互联网）
运营商内部带宽充足且接线四通八达，即便某处断链扔不妨碍网络交互；运营商之间的接线有限，容易形成负荷问题。
跨运营商上网，速度慢[网通下载，电信下载]，电信下网通，网通下电信，舍近求远
2.广域网：新规定使用了广域网技术的网络就叫广域网，不再单纯按照区域覆盖范围划分。
特点： 花钱买服务（带宽）（ 2·4·8·10M网，这里的带宽是用户与ISP之间的）线路不由你维护，网断了电话联系客服来维护
此处的距离为电信号通过网络流经的距离，用同wifi发送消息，为局域网传输；你家邻居和你用的同样的联通网络，你们交流电信号流经广域网
ex)你和邻居，绝对距离很近，但是两人交互走的数据是通过互联网（例如QQ传送消息），那么也是广域网技术。如果是网线直接相连两台PC，那么两台机器交互就是走的局域网。
特点：距离远，超过100m，花钱买服务（带宽），不由自己维护
3.城域网MAN：覆盖一个城市的网络
4.个人区域网：个人找个小交换机将两台电脑连起来，就是PAN。

按照性质还可以分成公网和私网。

拓扑结构

1总线型拓扑：是将网络中的所有的设备通过相应的硬件接口直接连接在共同的传输介质上。结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可。在总线结构中，所有网上微机都通过相应的硬件接口直接连在总线上， 任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能被总线中任何一个结点所接收。 总线有一定的负载能力，因此，总线长度有一定限制，一条总线也只能连接一定数量的结点。 最著名的总线拓扑结构是以太网（Ethernet）。
2.环形拓扑：由于环线公用，一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某结点地址相符时，信息被该结点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口结点为止。适合局域网控制。
3.星型结构：目前的主要结构。中间的交换机，星型拓扑可以看成一层的树型结构，不需要多层PC的访问权争用。
4.树形结构：其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作，任何一个结点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络。
5.网状结构：容错率低。

企业局域网设计

二层结构的企业局域网：

教室内的配置是星型拓扑，教室内的交换机是用于连接PC的，要求接口数要多，称为接入层交换机。
学校机房内的交换机接的是每个教室的交换机，不接PC，这种交换机的接口不一定很多，但是每一个交换机的接口带宽比较大（图内是千兆），这种交换机称之为汇聚层交换机。
服务器直接接入汇聚层交换机。如果服务器带宽不够大，则学生访问流量会比较卡。这是一个三层交换机组建的局域网，可以实现VLAN之间的路由。不同网段计算机可以通过他相互访问，三层交换虽然有局域网内的路由功能，但是因为没有广域网接口，仍然不能代替路由器使用。

三层结构的企业局域网：同理

局域网的高可用

双汇聚层交换机：在汇聚层，一旦汇聚层交换机故障，则整个局域网将无法上网，而为了避免这种情况，会事先备份一个连接好的交换机，在关键时刻备用。某些有紧急业务的单位绝不允许断网，这时就需要这种高可用技术。

双核心交换机：同理，避免一个大局域网内最核心的部位断网，设计更为复杂。

为什么不为接入层交换机配置双重结构呢？$\to$因为一般接入层交换机接入的设备都是类似于教室，房间与房间之间的同等操作水平的并联组合。本来设备损坏的情况就不常见，万一出现问题，换一件房间去继续完成任务即可，断网的影响范围小且补助措施简单。不同于汇聚层和核心层连接的大型局域网且功能设施大不相同，导致汇聚层和核心层备份的必需性大大提高。

计算机的性能指标

速率

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送【数据位数】的速率也称为了date rate或bit rate

单位：b/s kb/s Mb/s Gb/s
计算机通过 网卡传数据，以bit形式传输。

》》》》》8M带宽：网速却不是8Mb/S，Why？
①达不到理论值，会有损耗
②800Kb/s显示值，加速球显示的速度是按照字节来计算单，每秒多少字节Byte，所以实际上应该除以8,1byte=8bit
③实际应用中大约比值为10:1 带宽：网速
MB/s≠Mb/s 一个是兆Byte一个是兆bit。数值差距8倍，请注意
>>>>数字信道：一个发送端一个接收端，他们之间传数据的速度。（两点之间的数据流量）
ex）数据信道200K，打开网页A，再打开网页B。他们的速率都是200K，速率是指一个信道上每秒传输比特，不是总流量。打开网页AB用的是两个不同的信道
计算机同时访问多个服务器，每一个服务器都有一个速度来衡量，且可以不等，不同网页不同信道不同速率==>有的网页打开的慢，有的快

带宽

数字信道所能传输的最高速率，单位与速率相同。设定最高传输速度上限,所有应用的传输速率之和不能超过该数值，带宽是所有产生流量的应用的速率之和的最大值。
影响带宽的因素是定义时钟频率（由ISP决定），以及协商带宽（自适应带宽）和对于无线而言无线信号强弱也会影响带宽。

现在的网卡大多数兼容自适应模式，在自适应模式下，即便是不同端口，也能动态调整带宽，接入100M时带宽100M，接入10M时带宽10M，如果没有自适应而是固定的话，假如固定100M，接入10M网络后将无法上网，因为两边协商不通。
Mbps=Mb/s

吞吐量

单位时间内通过某个网络或接口的数据量，包括全部的上传和下载的流量。

因为通过了同一个交换机（网络）所以该网络的吞吐量为两个信道之和15M
吞吐量和带宽和通讯模式有关系。

通讯模式：单工，半双工，全双工
单工：只能发不能收，通讯是单方向的。这种情况在网络中比较少，比如收音机和老式有线电视（不能点播视频，只能固定接收电视台）
半双工：可以发，可以收，但是单位时间内只能发或者收。比如对讲机和集线器联网（不能同时收发，会有占线冲突）。
全双工：可以同时收发，比如打电话,交换机联网。

思考1） 那么，在知道这些的情况下，考虑一下，百兆带宽的网卡的最大吞吐量是多少？

时延&延迟

一个数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间。这个数据可以是一个比特流，报文或者分组发送和接收中间需要时间的环节：

发送时延：发送文件，从文件开始发到结束的时间。与发送文件大小以及网卡的带宽有关。

验证发送时延，通过ping命令的 ping -l可以规定发送数据包的大小。ping的时间显示的是往返时间，一个数据包发过去然后接收端给一个表确认的数据包。这个过程途径很多路由器，那么如果数据包越大，发送时延也越高，那么发送时延增高意味着每一个路由器、起始端口的发送时延都会增加，从而整体时间变成。（对于现代计算机的Computing power而言，100倍的差距可能会被误差涵盖，可能会出现1400字节反而时延小的情况，但是因为发送数据包最大不可以超过1518byte,加上8个字节的前导字符，最大1526byte。如果超过这个值，那么数据包会被分段）

传播时延：在传输介质中信息传递的时间

处理时延：路由器查看数据包，并决定去向和路径所需要的时间。

光纤中传播电信号的速度低于铜线（普通网线）。

传输介质确定后，传输速度也就确定了，线缆长度固定后，传播时延也就固定了。所以提高带宽会减少发送时延，但是并不会改变传播时延。
排队时延：路由器接口有缓存数据的能力，对每一个数据帧要做规划路线并将其置于出队列等待转发，这个过程消耗的时间称之为处理时延。先来的先处理，若数据帧过多，缓存存不下则丢包。【可靠传输可以重传丢包数据】。路由器发出去也需要排队。

也就说
$总时延=发送时延+传播时延+排队时延+处理时延$

类比一个例子：
排队买票是排队时延，在售票窗口买是处理时延，拿到票到坐上火车是发送时延，在火车上坐到站是传播时延

例题：传输如图所示的数比特流，且假设传播速度为10m/s，传输介质总长度为100m.。出口带宽为100Bit/s
则根据公式有：

这里，总共10bit数据，也就说1bit的发送时延是0.1s
同时，网卡会以数字信号（比特流）传出。
…
也就是说，发送时延为1s,此时，在网线上，已经走过的距离是：1sx10m/s=10m
总链路长100m,剩下90m，需要9s。所以传播的总时间为10s.

带宽提高：10M&100M带宽提高的是传播速度还是发送速度？ >发送速度传播速度与介质有关，是固定值>带宽升级为100Bit/s发送时延：0.1s ，在网线上走了0.1s，也就是1m，也就说1bit=>0.1m。但传播速度为10m/s,0.1s在网线上传播了1m。也就说仍需要传输99m，需要消耗9.9s.合计总时间仍然是10s。 ==>提高了发送速度，发送速度越快，波形越短。
不能无限制提高带宽，带宽过高，发送波形太小的话接收端口有可能无法识别导致接收失败。
》》》光信号比电信号更容易识别，光纤与普通网线相比，能够兼容更高的带宽。也就说光纤比网线只是发送速度更快，传播速度不比网线快。
光纤传播速度：20.5万km/s 铜线： 23.1万km/s 传播速度来看，光纤不比铜线快；光信号在光纤里是折射的，所以实际走的距离更长；但是铜线带宽不支持过高

时延和带宽的关系：并不是带宽越高时延越低，这两个是不同的指标。如图所示，第一条线路，带宽非常低，但是距离很短；第二条线路带宽很高但是传播距离很远。在这种情况下，第一条线路的总时延远小于第二条线路，但是第一条线路的带宽低于第二条线路。
想一下之前看到的国际新闻，新闻中两个国家的新闻工作人员进行对话，往往一个人说完之后，对面的另一个人要等一段明显能感觉出不对劲的时间后，第二个人才会开口说话。这就是因为时延高造成的，但是图像又很清晰，说明带宽很高。

时延带宽积

传播时延x带宽

在链路上传播时，链路（网线上）有多少个传输的数据，就需要传播的时间x带宽。

带宽增加，电信号发送时间减少，则单位长度下可容纳的电信号量增加。 延迟增加，单位传导线路变长
ex)1km铜线，传播时延$4.6\times 10^{-6}s$
带宽为10时
时延带宽积=传播时延带宽=4.310=43b
也就说整条链路上有43bit在传输。那么1bit就占据线路上的$\frac{1000m}{43bit}=23m$.
那么如果是百兆带宽，就是1bit占据整条链路的2.3m。带宽提高，整条线路上的比特流越多。

RTT往返时间 Round-Trip time

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认信息。这段时间称为RTT。往返时间往返不一定走同一路径，往和返的时间也不一定相同。
ping命令可以测试往返时间。ping网关或者网页
》》ipconfig网关测试
连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . :
IPv4 地址 . . . . . . . . . . . . : 192.168.12.125
子网掩码 . . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
默认网关. . . . . . . . . . . . . : 192.168.186.193
192.168.186.193 的 Ping 统计信息:
数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
最短 = 1ms，最长 = 3ms，平均 = 1ms
局域网内，平均RRT较短，大致为<=1ms;若大于1ms说明网络内有计算机在发广播

39.156.69.79 的 Ping 统计信息:
数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
最短 = 25ms，最长 = 28ms，平均 = 26ms

ping网页，RRT时间明显增长。因为满足计算机-交换机-网关-网络的基本构造，访问网页的RRT时间必然大于访问局域网。一本来说局域网内的RRT不会大于10ms，如果一个局域网内的RRT超过10ms，那么应该考虑是否网络拥堵（原因是某一台PC不断发广播，导致交换机不断处理广播而无暇顾及正常操作），这种时候抓包工具都可以看到。

往返时间带宽积：如果A给B发数据，B收到一部分数据后发现有错误，立刻返回一个数据包通知A终止传输。那么这时候用往返时间X带宽可以计算出这段时间内已经发了多少数据（bit）

ping国外网站则时间消耗更长，ping的RRT时间（数据往返）大于2000ms时，丢包，请求超时。

本地数据包从发送到接收所耗费的所有时延可以用ping命令检查。ping 目标IP地址/URL 。显示的时间就是从数据发送到接收到返回的时间，这个数值越小，速度越快。

利用率：网络&信道利用率

利用率渐进100M但是绝对不可能到达理论值100M。假设100M带宽的网路中，数据非常多，那么时延也会剧增，增大到一定限度，就会堵住（时延无限大）。就像公路上的汽车一样，一辆汽车在公路上畅通无阻，速度很快；堵车的时候，速度会明显下降甚至停滞。
分析公式也可以理解：

计算机网络的非性能指标

组建网络也需要考虑这些点。
1.费用：网络的速率越高，价格越贵。
2.质量：网络的性能和网络的质量不是一个概念。例如：性能不错的网络运行一段时间后出现故障无法工作，这里只能说明质量不好。网络的质量越好，价格往往也越贵。质量一般由搭建网络环境的ISP设备和链路上中转介质等物理介质和搭建网络的方法、逻辑有关。
3.标准化：网络的硬件和软件的设计一般要按照通用的国际标准，防止不同厂商生产的固件不能交替使用的问题。也可以遵循特定的专用的网络标准搭建局域网。采用国际标准，可以得到更好的互操作性，更易于升级换代和维修，也更容易得到技术上的支持。
4.可靠性：可靠性与网络的质量和性能有很大的关联。速率高的网络，可靠性不一定差。但速率更高的网络想可靠的运行，往往很困难，所需的费用也非常高。可靠性几乎是费用考虑准则中，消费最高的一环节。
5.可拓展性：规模扩大费用越高，但是随着性能的增加，一般需求规模也会随之增大。
6.可升级性：想要性能更好，升级难度（性能和版本的提高）也会增加。
7.管理和维护：网络如果没有良好的管理和维护，就很难达到和保持所设计的性能。

思考1）200M。对于百兆网卡，其下载和上传（进和出）的最大流量可以是100M，那么最大的吞吐量就应该是二者之和。

最后

以上就是自由蛋挞为你收集整理的【计算机网络】第一章：计算机网络导论（Part2:计算机网络性能指标）计算机网络的类别计算机的性能指标计算机网络的非性能指标的全部内容，希望文章能够帮你解决【计算机网络】第一章：计算机网络导论（Part2:计算机网络性能指标）计算机网络的类别计算机的性能指标计算机网络的非性能指标所遇到的程序开发问题。

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