第一章 计算机网络概述
第一节计算机网络基本概念
一、计算机网络定义
定义：计算机网络是互连的、自治的计算机集合。
二、协议的定义
协议是网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，包括三个要素：
1、语法：实体之间交换信息的格式与结构
2、语义：实体之间交换的信息中需要发送（或包含）那些控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收端如何相应。
3、时序：实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此速度。
三、计算机网络的功能
1、硬件资源共享
2、软件资源共享
3、信息资源共享
四、计算机网络分类
1、按照覆盖范围：个域网、局域网、城域网、广域网。
2、按拓扑结构：星形(易于管理控制，容易隔离；风险高，成本搞)、总线型（构造简单，效率不高，故障难诊断）、环形(结构简单，故障诊断难)、网状（管理复杂）、树形、混合拓扑结构等。
3、按交换方式：电路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。
4、按网络用户属性：公用网、私有网。
第二节计算机网络结构
一、网络边缘
二、接入网络
1、电话拨号
2、非对称用户数字线ADSL
3、混合光纤同轴电缆HFC
4、局域网
5、移动接入网络
三、核心网络
核心网络是由通信链路相互的分组交换设备构成的网络，作用是实现网络边缘中主机之间的数据与转发。
第三节数据交换技术
一、数据交换的概念
交换结点和传输介质的集合称为通信子网，即通信子网，即网络核心
二、电路交换
首先通过中间交换节点为两台主机之间建立一条专用的通信线路，称为电路，然后再利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路。
优点：实时性高，时延和时延抖动都较小；
缺点：对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。
三、报文交换
以报文为单位在交换网络的各结点之间以储存-转发的方式传送。
1、不需要建立链接；
2、只有当报文被转发时才占用相应的信道；
3、交换结点需要缓存存储，报文需要排队，增加了延时。
四、分组交换（主要）
1、分组交换将一个完整报文拆分成若干个分组，分组传输过程通常也采用存储-转发交换方式。
2、优点：
（1）交换设备存储容量要求低
（2）交换速度快
（3）可靠传输效率高
（4）更加公平
3、分组长度的确定：
（1）分组长度与延迟时间
（2）分组长度与误码率
第四节计算机网络性能
一、速率与带宽
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速率 是指网络单位时间内传输的数据两，也成为数据传输速率或数据速率。速率的基本单位是bit/s（位每秒）
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在计算机网络中有时也会用”带宽“这一术语描述速率。
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带宽原本是指信号具有的频带宽度，即信号成分的最高频率与最低频率之差，单位为Hz（赫兹）。
二、时延
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时延是指数据从网络中的一个结点（主机或交换设备等）到达另一个结点所需的时间
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分组每跳传输过程主要产生4类时延：结点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延。
三、时延带宽积
一段物理链路的传播时延与链路带宽的乘积。
表示一段链路可以容纳的数据位数，也称为以位为单位的链路长度。
四、丢包率
丢包率常被用于评价和衡量网络性能的指标，在很大程度上反应网络的拥塞程度。
丢包率=丢失分组总数/发送分组总数
五、吞吐量
单位时间内源主机通过网络向目的主机实际送达的数据量。
经常用于度量网络的实际数据传送（通过）能力，即网络实际可以达到的源主机到目的主机的数据传输速率。
第五节计算机网络体系结构
一、计算机网络分层体系结构
-
分层思想：
计算机网络完成的所有功能可以划分为若干层，每层完成一部分子功能，每层在完成相应功能时与另一通信实体的相同层按照某种协议进行信息交换。
-
体系结构定义：
计算机网络所划分的层次以及各层协议的集合称为计算机网络体系结构
二、OSI参考模型
| ⬇ | 发送进程 | .. | DATA | 接受进程 | ⬆ |
|---|---|---|---|---|---|
| ⬇ | 应用层 | 数据 | AH|DATA | 应用层 | ⬆ |
| ⬇ | 表示层 | 数据 | PH|DATA | 表示层 | ⬆ |
| ⬇ | 会话层 | 数据 | SH|DATA | 会话层 | ⬆ |
| ⬇ | 传输层 | 分段 | TH|DATA | 传输层 | ⬆ |
| ⬇ | 网络层 | 分组（数据包） | N|DATA | 网络层 | ⬆ |
| ⬇ | 数据链路层 | 帧 | DT|DATA|DT | 数据链路层 | ⬆ |
| ⬇ | 物理层 | 比特 | 比特流 | 物理层 | ⬆ |
| ➡ | ➡ | ➡ | 0100010100010000➡ | ➡ | ⬆ |
三、TCP/IP参考模型
四、五层参考模型
| 报文 | 应用层 |
|---|---|
| 段 | 传输层 |
| 数据报 | 网络层 |
| 帧 | 链路层 |
| 物理层 |
| 主机类型 | 需要层数 |
|---|---|
| 交换机 | 链路、物理 |
| 路由器 | 网络、链路、物理 |
| 目的主机 | 应用、传输、网络、链路、物理 |