计算机网络1——概述

名词	定义	补充
计算机网络（网络）	由若干结点+连接这些结点的链路组成	结点可以是集线器、交换机、计算机或者路由器
互连网（网络的网络）	泛指由多个计算机网络路由器连起来的计算机网络	通信协议可以任意选择
互联网	专指全球最大的、开放的、有众多（计算机）网络连接而成的互连网	采用TCP/IP协议

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1.3互联网的三个发展阶段

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1.4互联网的组成

1.4.1互联网的两大组成

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1.4.2 什么是通信？

我们说的A与B通信是指主机A上的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信，也就是所谓的计算机进程之间的通信。

1.4.3 边缘部分（端系统）的通信方式是什么？

方式一：客户—服务器方式（C/S）

客户：通过服务器的IP地址向服务器发送请求，不需要负责的硬件和操作系统.

服务器：专门提高某种服务的程序，可以同时处理多个主机请求，不需要客户程序的IP地址。

客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

C/S通信过程中每个主机或者服务器只能充当一种角色，不能同时充当多种角色。

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方式二：对等连接方式（P2P）

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(主机C请求D的服务时，C是客D是服务器。但如果C又同时向F提供服务，那么C又同时起着服务器的作用。)

1.5互联网的核心部分

网络中的核心部分是路由器（router），路由器实现分组交换的关键构件，任务是转发分组，交换有三种方式：

1.5.1 电路交换

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交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

专用物理通路：从主叫端到被叫端建立的一条连接。

分组交换的步骤：建立连接（占用通信资源）->通话（一直占用资源）->挂电话（释放资源）

优缺点：

优点	缺点
通信实时性强	传输效率底
适用于交互式通信	在通话时间内两个用户始终占用了资源

1.5.2 分组交换（存储转发技术）

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将要传输的整块数据（报文）拆成几个小数据块（包）。
将每个数据段前加上特定的控制信息块添加在首部（包头）。
经过互联网的核心部分相继到达目标主机。
目标主机拆分包头，解析报文，得到原本的报文数据。

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优缺点：

优点	缺点
高效：动态分配传输宽带，对通信链路逐段占用	存储转发时需要排队
灵活：为每一个分组独立的选择最合适的转发路由	分组首部称为额外开销
迅速：不用先建立连接就能发送数据
可靠：有保证可靠性的网络协议

1.5.3报文交换:

整个报文在提高路由选择在互联网中传输到目标主机中。

1.5.4 三种交换比较

A,B,C,D都是路由器（结点）

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1.6互联网的分类

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1.7互联网的性能指标

1.7.1互联网性能指标

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1.7.2信道利用率

关于信道利用率：根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

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1.7.3 关于时延的一个问题

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答案：不对的，对于高速网络链路不是提高了数据的传播速率，而是提高了数据的发送速率，从而减少发送时延。信道上的数据传输速率不变取决于介质材料，事实上光前的传播速率比铜线还要慢一点是20.5万里每秒，高速网络链路是提高了信道的利用率。但是为了保证信道上的数据段传输不相互干扰会有一个发送速率的峰值，不能超过这个峰值。

1.8计算机网络体系结构

1.8.1 网络协议

明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

1.8.2协议的组成：

组成部分	内容
语法	数据与控制信息的结构或格式
语义	各个控制信息的具体含义，包括需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
同步	事件实现顺序和时间的详细说明，包括数据应该在何时发送出去以及数据应该以什么速率发送

1.8.3 网络分层的好处

各层之间是独立的：某一层不需要知道它的下一层如何实现，仅仅通过层间的接口使用下一层提供的服务，每一层处理一个相互独立的问题。
灵活性好：任一层发生变化时，层间接口关系不变，这一层的上下层不受影响，方便修改该层的服务。
结构上可分割开：各层都可以采用最合适的技术来实现。
易于实现和维护：整个庞大的网络体系分解为若干个独立子系统。
促进标准化工作。

分层的缺点：有些功能在不同的层次中重复出现，产生额外开销。

1.8.4 网络体系结构

计算机网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。

实现：是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。

体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

法律上的国际标准：OSI（开放系统互联参考模型）

实际上的国际标准：TCP/IP（很多协议集合，用著名的TCP,IP协议概括）

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各层的主要功能：

协议层	功能	应用协议	交互的数据单元	单位
物理层	在物理媒体上传送比特流		比特	比特
数据链路层	将网络层的IP数据组装成帧在两个相邻结点的链路上传输，每一帧包含必要的控制信息	PPP, 以太网	帧（+控制信息）	帧
网络层	把运输层的报文(UDP)封装成分组或包，通过中间路由器传输到目的地	IP协议，路选协议	IP数据报又称数据报	分组包
运输层	提供不同主机上应用程序间的数据传输服务	TCP（传输控制协议）, UDP（用户数据报协议）	用户数据报UDP
应用层	通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，进程之间的通信交互规则	FTP,SMTP, STTP，HTTP	报文

1.8.5 两台主机之间传输数据的过程

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传输步骤：

过程	协议层	内容
发送数据	应用层	加上应用层首部，成为应用层PDU
	运输层层	加上运输层首部，成为运输层报文UDP
	网络层	加上网络层首部，成为IP数据报
	数据链路	加上链路层首部和尾部，成为帧
	物理层	在物理媒体上传输比特流，不需要添加控制信息，直接传输
物理传输媒体	传输介质	电信号（光信号）在物理媒体中传播从发送端到物理层传输到接收端物理层
发送数据	物理层	接受比特流，交给链路层
	数据链路层	剥去帧首部和帧尾部，交给网络层
	网络层	剥去分组首部，交给运输层
	运输层	剥去报文首部，交给应用层
	应用层	剥去应用层PDU首部，交给电脑应用进程

路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。

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1.9协议，服务，实体概念的区分

实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集。

协议和服务的关系：

要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务；
本层的服务用户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服务用户是透明的。

协议和服务的区别：

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”，服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

协议必须考虑所有不利条件的情况！