本章目录
- 计算机网络在信息时代的作用
- 因特网概述
- 因特网组成
- 计算机网络在我国的发展
- 计算机网络的类别
- 计算机网络的性能
- 计算机网络体系结构
计算机网络在信息时代的作用
21世纪的重要特征是数字化、网络化和信息化，是一个以网络为核心的信息时代。
这里所谈的网络是指“三网”，电信网络、有线电视网络和计算机网络
90年代后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速发展。
计算机网络最重要的两个功能：连通性、共享。
因特网概述
网络由若干结点和链接这些结点的链路组成，这些结点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等
互联网是“网络的网络”
因特网是世界上最大的互连网络
连接在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
因特网发展的三个阶段：
第一阶段是单个网络ARPANET向互联网发展的过程，1983年TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议，因而人们把1983年作为互联网的诞生时间
internet（互联网或互连网）是一个通用词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络
Internet是指因特网，是一个专有名词，前身是ARPANET
第二阶段的特点是建成三级结构的因特网，它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）
国家科学基金网NSFNET
第三阶段的特点是逐渐形成多层次ISP结构的因特网，
因特网服务提供者（因特网服务提供商）ISP
通常所说的“上网”就是指通过ISP接入到因特网
根据提供服务的覆盖面积大小以及拥有的IP地址数母的不同，ISP分为不同的层次，第一层国家级，第二层大公司级，第三层校园网（本地网）级
1994年创建了四个网络接入点NAP，分别由四个电信公司经营
1996年实施“下一代因特网计划”即NGI计划，主要目标：1.开发下一代网络结构2.使用更加先进的网络服务技术和开发许多带有革命性的应用，3.使用超高速光网络。4.对整个英特网的管理和保证信息的可靠性及安全性进行较大改进
1992年成立一个国际性组织交因特网协会（ISOC），ISOC下面有一个技术组织叫做因特网体系结构委员会IAB
因特网工程部IETF
因特网工程指导小组IESG
因特网研究部IRTF
因特网研究指导小组IRSG
制定因特网的正式标准要经过四个阶段：1.因特网草案，2.建议标准，3.草案标准，4.因特网标准
因特网的组成
从工作方式上看分为两大块：边缘部分和核心部分
主机A与主机B通信就是主机A上的某个进程与主机B上的某个进程进行通信，简称计算机之间通信
在网络边缘的端系统中程序之间的通信方式分为两大类：客户服务器方式（C/S）和对等方式(P2P)
在实际的应用中，客户程序和服务器程序通常还具有以下一些特点
客户程序：1.主动向服务器发起通信，因此必须知道服务器程序地址，2.不需要特殊的硬件和复杂的操作系统
服务器程序：1.可同时处理多个客户的请求，2.系统启动后即自动调用并一直不断的运行3.需要强大的硬件和高级的操作系统支持
路由器是实现分组交换的关键构建，其任务是转发收到的分组
从通信资源的分配角度来看，“交换”是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
电路交换的三个步骤：建立连接—通话—释放连接
电路交换的一个重要特点就是：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
分组交换采用的是存储转发技术。将数据进行分组转发
通常我们把要发送的整块数据成为一个报文
分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠
电路交换：整个报文的比特流刘旭地从源点直达终点
报文交换：整个报文县传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点
分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表转发到下一个结点
计算机网络在我国的发展
1980年开始进行计算机联网实验
1989年11月我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行
1994你那4月20号我国用64kb/s专线正式连入因特网
1994年5月中国科学院高能物理研究所设立我国第一个万维网服务器，同年9月中国公用计算机互联网CHINANET正式启动
2004年2月，我国第一个下一代互联网CNGI的主干网CERNET2试验网正式开通
计算机网络的类别
计算机最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合
计算机通信与数据通信是两个概念，前者强调的是通信计算机，后者强调的是通信数据
按地理范围：
广域网（WAN）
城域网（MAN）
局域网（LAN）
个人区域网（PAN）
按不同使用者：
公共网（public network）
专用网（private network）
用来把用户接入因特网的网络
接入网AN
计算机网络的性能
速率：是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的
带宽：本来是指某个信号具有的频带宽带，实际上表示通信线路允许通过的信号频带范围就成为线路带宽
吞吐量：指单位时间内通过某个网络的数据量
时延：是指数据从网络的一端传送到另一端所需要的时间，也称为延迟或迟延
发送时延：是指主机或路由器发送数据帧所需要的时间，从发送的数据的第一个帧开始，到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间，发送时延=数据帧长度/信道带宽
传播时延：是指电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间，传播时延=信道长度/电磁波在该信道上的传播速率
处理时延：主机或路由器在收到分组时要花一定时间进行处理
排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由，分组在路由中需要先排队等待路由器的转发。
所以 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
数据的发送速率是指某个点或某个接口上的发送速率，指某个接口一秒发送多少个比特
数据的传播速率是指这些比特每秒传输多少公里
光纤的发送速率很快，但是传播速率却比铜线稍慢
传播时延带宽积 = 传播时延 X 带宽 指的是这段链路中可以容纳的比特数
往返时间：发送方发送数据开始，到发送方接收到来自接收方的确认为止的总经历时间
利用率分为两种：信道利用率和网络利用率
信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的
网络利用率是指全网络的信道利用率的加权平均值
D0表示网络空闲时延，U表示网络利用率，D表示当前时延，则
D=D0/(1-U)
由该公式可知，当网络或信道的利用率过高是会产生非常大的时延
计算机完了估计的非性能特征：
费用
质量
标准化
可靠性
可扩展性和可升级性
易于管理和维护
计算机网络的体系结构
两台计算机之间需要通信处理一条数据通路外还需要实现以下几点：
-
激活数据通路，就是要保证传送的计算机数据能够在这条通路上正确发送和接收
-
要告诉网络如何识别接收数据的计算机
-
发送发必须查明对方是否开机，并且网络连接正常
-
发送通信的计算机中的应用程序必须弄清对方的文件管理程序是否做好了接收文件的准备工作
-
当文件格式不兼容是至少一方需要完成格式转换
-
应当有可靠的措施保证对方最终能够股接收到正确的文件
1974年美国MBI宣布了系统网络体系结构SNA进行网络中的数据交换建立的规则、标准和约定被称为网络协议，网络协议主要由三个要素组成：语法、语义和同步
网络层次划分的好处：1.各层之间是独立的，2.灵活性好，3.结构上可分割开，4.易于实现和维护，5.能促进标准化工作
通常每层需要完成的工作主要有：1.差错控制，2.流量控制，3.分段和重装，4.复用和分用，5.连接建立和释放
我们把计算机的各层及协议的集合称为网络的体系结构
应用层：直接为用户应用进程提供服务，有HTTP协议，SMTP协议，FTP协议等
运输层：向两个主机中进程之间的通信提供服务，有TCP，UDP等
网络成：为负责分组交换网上的不同主机提供通信服务，有IP协议等
数据链路层：将IP数据报组装成帧，在两个相邻结点进“透明”的传输
物理层：物理层的任务就是透明地传送比特流
OSI将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
一般使用实体表示任何可以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，协议语法方面的规则定义了所交换的信息的格式，二语义方面定义了发送和接收方所要完成的操作
在协议的控制下，两个对等实体间的通信是的本层能够向上一层提供服务，并且需要使用下一层的服务，使得本层只能看到下层的服务而无法看到下层的协议
同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方称为服务访问点SAP，OSI将层与层之间交换的数据单元称为服务数据单元SDU
这种很像沙漏计时器的TCP/IP协议族表明：TCP/IP协议可以为各种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联网上运行
