计算机网络读书笔记（一）概述

一、计算机网络在信息时代中的作用

（1）计算机网络使用户能够在计算机之间传送数据文件
（2）当今世界上最大的计算机网络Internet——互联网
（3）可以从两个方面来认识互联网：互联网的应用和互联网的工作原理
（4）互联网两个基本特点：连通性和共享（共享指资源共享，可以是信息共享、软件共享、硬件共享）
（5）“互联网+”代表一种新的经济形态，意思是“互联网+各个传统行业”，其特点就是把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中。

二、互联网概述

（一）网络、互连网、互联网
（1）计算机网络 由若干 结点（node） 和连接这些结点的 链路（link） 组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。
（2）网络把许多计算机（主机）连接在一起，而互连网则把许多网络通过路由器连接在一起，互联网专指Internet。
（3）习惯上，与网络相连的计算机常称为主机（host）

（二）用云来表示网络
（1）云中包含了和网络相连的计算机（常用）

（2）云中只有路由器和链路

注：这种情况是为了方便讨论几个计算机之间如何进行通信。

互连网基础结构发展的三个阶段

第一阶段

从单个网络ARPANET向互连网发展（TCP/IP成为ARPANET上的标准协议）

第二阶段

构建了三级结构的互联网（NSFNET），分为主干网、地区网、校园网（或企业网）。

第三阶段

逐渐形成多层次ISP结构的互联网，为了快速完成互联网中的分组转发任务，产生了互联网交换点（IXP）。

IXP的主要作用就是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由一个或多个工作在数据链路层的网络交换机组成，网络交换机都用局域网互连起来。

互联网的标准化工作

（1）互联网草案
（2）建议标准，从这个阶段开始成为RFC文档
（3）互联网标准，达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号STD xx，一个标准可以和多个RFC文档关联

三、互联网的组成

（一）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
（1）端系统（主机），处于互联网边缘的的网络设备，可以是个人电脑、智能手机、网络摄像头也可为大型计算机
（2）通信，“主机A和主机B进行通信”，实际上是指主机A上的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。
（3）端系统之间的通信方式：客户-服务器方式（C/S）和对等方式（P2P）

客户端服务器方式
客户（client）和服务器（server）都是指通信中涉及的两个应用进程。
注意：使用计算机的人是“用户”(user)而不是“客户”(client)，在部分书籍中应通过上下文来判断client和server指软件还是硬件
对等连接方式
两台主机运行了对等连接软件（P2P软件），就可以进行平等的、对等连接通信。这是，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

（二）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（router），它是一种专用计算机（但不叫做主机），路由器是实现分组交换（packet switching）的关键构件。
在这里插入图片描述

五、计算机网络的类别

（一）计算机网络的定义
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
注：根据这个定义
1.计算机网络所连接的硬件并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机。
2.计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用。
3.“可编程硬件”表明这种硬件一定包含中央处理器CPU
（二）分类

按照网络的作用范围进行分类
广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）
按照网络的使用者进行分类
公用网、专用网
用来把用户接入到互联网的网络
接入网（AN），又称本地接入网或居民接入网。接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器之间的一种网络，它既不属于互联网的核心部分也不属于边缘部分，从覆盖范围看，很多接入网还属于局域网。

六、计算机网络的性能

计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标，但除此之外还有一些非性能特征（nonperformance characteristics）也对计算机网络的性能有很大的影响。
（一）性能指标

速率
数据传送的速率，也称为数据率（data rate）或比特率（bit rate），单位是bps，kbps，Mbps，Gbps…以千为进位。速率往往指的是额定速率或标称速率，而非网络实际上运行的速率。
带宽
（1）原指信号具有的频带宽度，单位为HZ
（2）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，表示信道的“最高数据率”，单位就是数据率的单位bit/s
注：上述两种表述中，前者为频域称谓，后者为时域称谓，其本质是相同的。
吞吐量（throughput）
在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。显然，吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
注：有时吞吐量还可用每秒传送的字节数或帧数来表示。
时延（delay or latency）
数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（链路）的一端传送到另一端所需的时间。时延由四个部分组成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
（1）发送时延（transmission delay）是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧到该帧最后一个bit发送完毕所需的时间。
Tt = 数据帧长(bit)/发送速率(bit/s)
（2）传播时延（propagation delay）是电磁波在信道中传播一定的距离需要的时间。
Tp = 信道长(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)
注：发送时延发生在机器内部的发送器（网络适配器）中，与信道长无关；而传播时延与信号的发送速率无关。我们常说的高速网络链路，提高的仅仅是数据发送速率而不是bit在链路上的传播速率
（3）处理时延是主机或路由器在收到分组时分析分组首部、从分组中提取数据等处理花费的时间。
（4）排队时延分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理，在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，相当于排队时延为无穷大。
时延带宽积
表示一段链路可容纳多少个bit，又称以bit为单位的链路长度。
往返时间RTT
RTT（Round-Trip Time），包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
有效数据率 = 数据长度/（发送时间+RTT）
利用率
包括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过的，完全空闲的信道利用率为0。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
注：信道利用率并非越高越好，根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就是迅速增加。（可以想象高速公路的情形）
D = Do / (1-U)
Do表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，U表示利用率

（二）非性能特征
包括费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护

七、计算机网络体系结构

略