源自 计算机网络（第6版)--谢希仁
第一章 概述
1. 计算机网络在信息时代中的作用
数字化，网络化，信息化； 以网络为核心的信息时代；
三网： 电信网络， 有线电视网络，计算机网络；
网络融合 因特网
计算机网络最重要的两大功能： 连通性 ， 共享
2. 因特网概述
因特网起源于 美国；
网络： 由若干结点（计算机、集线器、交换机、路由器等设备） 和 连接这些结点的链路组成；
用一朵云来表示一个网络；
网络和网络可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网（网络的网络）。
因特网是世界上最大的互连网络（计算机网络）； 大家把连接到因特网上的计算机都称为主机；
网络把许多计算机连接在一起，而因特网把许多网络连接在一起；
internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络，在这些网络之间的通信协议可以是任意的；
Internet（因特网）：专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则；
三级结构的因特网： 主干网、 地区网 和 校园网（或企业网）；
多层级ISP结构的因特网： 因特网服务提供商ISP（中国电信，中国移动，中国联通）
ISP可以从因特网管理机构申请到很多IP地址（因特网上的主机都必须有IP地址才能上网），同时拥有通信线路（大的ISP自己建造通信线路，小的ISP则向电信公司租用通信线路）以及路由器等连网设备，因此任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可以从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到因特网。
所谓“上网” 就是指“ （通过某个ISP获得的IP地址）接入到因特网”。
主干ISP、地区ISP、本地ISP；
因特网交换点IXP： 允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组；
典型的 IXP 由一个或多个网络交换机组成，许多ISP再连接到这些网络交换机的相关端口上。
IXP 常采用工作在数据链路层的网络交换机，这些网络交换机都用局域网互连起来。
万维网WWW： 由欧洲原子核研究组织CERN开发，被广泛使用在因特网上；
因特网的标准化工作： 因特网协会（ISOC）、因特网体系结构委员会IAB， 因特网工程部IETF， 因特网研究部IRTF
指定因特网的正式标准要经过4个阶段： 因特网草案—— 建议标准——草案标准——因特网标准
3. 因特网的组成
因特网分为2大块：
1. 边缘部分：由所有连接在因特网上的所有主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享；
这些主机称为 ：端系统（因特网的末端），包括笔记本，电脑，平板，手机，网络摄像头，大型计算机等；
我们说：“主机A 和 主机B 进行通信 ” ，实际上是指：“运行在主机A 上的某个程序 和 运行在主机B上的另一个程序进行通信”。由于“进程”就是“运行着的程序”，这也就是指： “主机A的某个进程 和 主机B上的另一个进程进行通信 ”，简称为“计算机之间通信”。
在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可以划分为2大类：
客户-服务器方式（C/S 方式，Client/ Server ） ， 对等方式（P2P方式, Peer-to-Peer ）
还有另外一种：浏览器-服务器方式（B/S方式， Browser/Server ) ，这是 C/S 方式的一种特例。
（1）C/S方式： 客户 和 服务器都是指 通信中所涉及的两个应用进程。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。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方，二者都要使用 网络核心部分所提供的服务。
客户程序： a. 被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此客户程序必须知道服务器程序的地址； b. 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统；
服务器程序：a. 是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求； b. 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自 各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址；c. 一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。
上面所说的 客户和服务器指的是 计算机进程（软件）。
（2） 对等连接（P2P）方式： 指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方 还是 服务提供方。 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。这时，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。因此这种工作方式称为 P2P文件共享。
2. 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）
在网络核心部分起特殊作用的是： 路由器，它是一种专用计算机（但不是主机）。 路由器是实现分组交换的关键构件，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。
（1）电路交换：
电话交换机； 交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源；
电路交换的一个重要特点： 在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源； 传输效率很低；
（2）分组交换：
分组交换采用“ 存储转发”技术；
在发送报文前，把一个较长的报文划分为一个个更小的等长数据段：
报文（要发送的整块数据）；
分组（也称为“包”，包含首部（又称为”包头“，包含目的地址和源地址等重要控制信息）， 数据段 ） ；
主机： 为用户进行信息处理，可以和其他主机通过网络交换信息；
路由器：用来转发分组的，进行分组交换； 路由器收到一个分组，先暂时存储一下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。这样一步一步地（有时会经过几十个不同的路由器）以存储转发的方式，把分组交付最终的目的主机。 各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息，以便创建和维持在路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新。
（3）报文交换：
三种交换方式的比较：
a. 电路交换： 整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传达；传输效率很低；当要连续传输大量数据时，传输速率较快；
b. 报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点；
c. 分组交换：单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点；比报文交换的时延小，高效灵活，迅速可靠， 但是 分组在各个路由器存储转发时需要排队，这会造成一定的时延； 各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。
4. 计算机网络在我国的发展
1989年11月，我国第一个公用分组交换网 CNPAC
1994年，我国第一个万维网服务器， 中国公用计算机互连网CHINANET
中国教育网 CERNET
5. 计算机网络的类别
计算机网络： 一些互相连接的，自治的计算机的集合； ”自治“：独立的计算机，有自己的软硬件，可以单独运行使用；
a. 按网络的作用范围分类：
广域网WAN ， 城域网MAN ， 局域网LAN ， 个人区域网PAN ， 无线个人区域网WPAN
b. 按网络的使用者分类：
公用网， 专用网
c. 用来把用户接入到因特网的网络： 接入网AN（本地接入网，居民接入网）
6. 计算机网络的性能
（1）计算机网络的性能指标（7个）
1. 速率：
比特（ 计算机中数据量的单位，信息量的单位）：一个二进制数字，一个比特就是二进制数字中的一个1或0；
网络技术中的速率指的是：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为”数据率或比特率“；
速率的单位： b/s( 或 bit/s , bps )
对于速率： k=10^3 ；
对于存储数据： 一个字节( byte, B)代表8个比特 ； K = 2^10=1024 , M=2^20，G=2^30，T=2^40；
2. 带宽
带宽本来是指某个信号具有的频带宽度；表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路的带宽（或 通频带）；
在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，因此，网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的”最高数据率“。
3. 吞吐量
吞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。
4. 时延
时延( 延迟 或 迟延)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。
网络中的时延由以下几个部分组成：总时延= 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
5. 时延带宽积
传播时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
链路的时延带宽积 又称为 以比特为单位的链路长度。
6. 往返时间RTT
往返时间RTT 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（接收方收到数据后便立即发送确认）总共经历的时间。
7. 利用率
利用率分为： 信道利用率 和 网络利用率两种。
信道利用率 ： 某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过的）；
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值；
信道或网络利用率过高会产生非常大的时延；
(2) 计算机网络的非性能特征（6个）
1. 费用： 网络的价格（ 包括设计和实现的费用 ）
2. 质量：
3. 标准化
4. 可靠性
5. 可扩展性 和 可升级性
6. 易于管理和维护
7. 计算机网络体系结构
开放系统互连基本参考模型 OSI/RM （简称：OSI ）： 七层协议的体系结构
1. OSI的七层协议： 1.物理层 ， 2. 数据链路层 ， 3.网络层， 4.运输层， 5.会话层， 6.表示层， 7. 应用层；
2. TCP/IP 的四层协议： 网络接口层， 网际层（IP）， 运输层（TCP或UDP）， 应用层（各种应用层协议，如TELNET，FTP，SMTP等 ）
3. 五层协议： 1. 物理层， 2.数据链路层， 3. 网络层， 4.运输层， 5.应用层
a. 应用层： 应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用；
应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则； 应用层交互的数据单元称为“报文”
应用层中的协议： 万维网应用的HTTP协议， 支持电子邮箱的SMTP协议， 支持文件传送的FTP协议 等
b. 运输层： 运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
应用进程利用该服务传送应用层报文； 通用：多种应用可以使用同一个运输层服务；
运输层有 复用 和 分用的功能： 复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务；
分用：运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程；
运输层的两种协议：
1. 传输控制协议TCP： 提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是 报文段；
2. 用户数据报协议UDP： 提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是 用户数据报；
c. 网络层： 网络层的任务是 为分组交换网上的不同主机提供通信服务；
在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成 分组或包 进行传送； 在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫做 IP数据报（或 数据报）；
注意：无论在哪一层传送的数据单元，都可笼统地用“分组”来表示；
因特网是一个很大的互联网，它由大量的异构网络通过路由器相互连接起来。
因特网主要的网络层协议是：无连接的网际协议IP 和 许多种路由选择协议，因此因特网的网络层也叫做： 网际层或IP层；
d. 数据链路层（链路层）：在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报 组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。 每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息，地址信息，差错控制等）。
e. 物理层
在物理层上所传数据的单位是 比特；
物理层要考虑 用多大的电压表示“1”或“0”，以及接收方如何识别出发送方所发送的比特；物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根以及各条引脚应如何连接；
注意：传递信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而是在物理层协议的下面，因此也有人把物理媒体当作第0层。
TCP/IP 协议族
数据在各层之间的传递过程的流程图
传递过程： 主机1的应用进程AP1 ——5应用层（+控制信息H5）——4运输层（+控制信息H4）——3网络层（+控制信息H3）——2数据链路层（+ 首部H2 + 尾部T2）——1物理层（传送比特流时从首部开始传送）——路由器（1物理层——2链路层——3网络层——2链路层——1物理层：往上传递时，每一层都是根据控制信息进行必要的操作，然后将控制信息剥去，将该层剩下的数据单元上交给更高的一层； 往下传递时，3网络层根据首部中的目的地址查找路由器中的路由表，找出转发分组的接口，然后，2链路层 加上新的首部和尾部，再到最下面的1物理层，在物理媒体上把每一个比特发送出去）—— 主机2 的 1物理层——2数据链路层——3网络层——4运输层——5应用层——主机2的应用进程AP2
TCP/IP 体系结构：
注意：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；
TCP/IP 协议族 ： 应用层，TCP，UDP， IP， 网络接口层（子网层）
TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务，同时TCP/IP协议也允许 IP协议在各式各样的网络构成的互连网上运行；
应用层： HTTP，SMTP， DNS， RTP
运输层： TCP， UDP
网际层： IP
网络接口层： 网络接口