计算机网络学习笔记（一）计算机网络概论

第一章计算机网络概述

1.互联网概述

概念和术语：

网络：用数学语言说，由节点和连线构成的图，表示诸对象及其相互联系。

计算机网络：基于计算机通信网的信息传递和共享系统，由若干结点和连接这些结点的链路组成。可以直接叫做网络。

互联网：可以通过路由器把网络连接起来，这就构成了一个更大的计算机网络，称之为互联网。

计算机通信网络的演变过程：ARPANET（分组交换）>计算机的普及>程控交换机（PCM、TDM）>X.25网、帧中继网>TCP/IP、OSI-RM>因特网、以太网>移动通信网、智能网、光纤>综合业务网nternet普及（Web）>宽带综合业务网（ATM）>SDH/SONET>宽带IP网（OTN、MPLS）>第三、四代移动通信网>无线计算机网（WiFi、WiMax）>无线自组织网、无线传感器网>分组传送网、第五代移动通信网>卫星通信网，量子通信，……

广域网（WAN）：由一个或若干个网络运营机构建设和管理，其作用范围从几百到几千公里，可遍布一个国家、地区乃至全球。

城域网（MAN）：由一个专业网络运营部门建设和管理，其作用范围一般几十公里以内，覆盖一个城市或大的园区。

局域网（LAN）：由一个单位或部门建设和管理，其作用范围为几百米～几公里，覆盖一个单位或若干栋建筑物。

2.互联网的组成

**互联网的结构：**互联网可以分为核心部分和边缘部分。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（提供连通性和交换）。边缘部分：由所有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（传送数据、音频或视频）和资源共享。

边缘部分主机也可以称为端系统，端系统之间进行通信简称为计算机之间通信。其通信方式分为客户—服务器方式（C/S）和对等方式(P2P)。

客户服务器方式：客户 A 向服务器 B 发出请求服务，服务器 B 向客户 A 提供服务。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务，也就是要通过中间的交互设备来传递信息。此种通信方式，客户程序必须知道服务器程序的地址，而服务器程序不需要知道客户程序的地址，但是服务器显然启动后就不能停了，不然服务就无法提供。同时服务器比客户要有更加强大的硬件设备。

**对等方式：**只要两个主机都运行了对等连接软件 (P2P 软件) ，它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。

**核心部分：**路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。所谓分组交换简单点来讲就是把要发送的信息分组进行传递。路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。分组交换具有高效灵活迅速可靠的优势。

3.计算机网络的性能

速率：指的是数据的传送速率，它也称为数据率 (data rate)或比特率 (bit rate)。

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。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”。单位是 bit/s ，即 “比特每秒”。我认为可以直接看成信道利用率。
吞吐率：吞吐量 (throughput) 表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
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。分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
时延带宽积：又称为以比特为单位的链路长度。
往返时间 RTT：往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
利用率：分为信道利用率和网络利用率。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。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

4.计算机网络体系结构

OSI最规范但是层数太多过于复杂不实用。TCP/IP最后一层没有具体内容。一般采用五层协议的体系结构。

实体 (entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU (Protocol Data Unit)。

协议的实现保证了能够向上一层提供服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。即下面的协议对上面的服务用户是透明的。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”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。上层使用服务原语获得下层所提供的服务。