#第一章 概述#
1、21世纪是以数字化，网络化，信息化为重要特征的信息时代。
2、计算机网络=计算机技术+通信技术（网络）
最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。
计算机网络的作用有哪些？
功能主要包括
实现资源共享;
实现数据信息的快速传递;
提高可靠性;
提供负载均衡与分布式处理能力;
集中管理以及综合信息服务。
3、网络由若干结点和连接这些结点的链路组成
PS：网络中的结点可以是计算机，集线器，交换机或路由器等，通常用一朵云表示一个网络。
4、因特网就是世界上最大的互连网络。习惯将连接在因特网上的计算机称为主机。
PS：大小写的Internet/internet
Internet（因特网）：专用名词，特指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，采用TCP/IP协议，其前身是美国的ARPANET。
internet：通用名词，是指互联网， 是网络的网络。通信规则任意，泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
互联网、因特网的关系是：互联网 包含 因特网 。
5、ISP（因特网服务提供商）：即为用户提供互联网接入和信息服务的公司或机构。
ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址，但（不“零售”，即单个分配，只“批发”）
特别地，一个用户能够接入到因特网，那么他就能够成为一个ISP。
6、因特网的组成
（1）边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。由用户直接使用，用来运行各种网络应用，这些主机又称为端系统，小至掌上电脑，大至大型计算机，拥有者：个人、单位、某个ISP
（2)核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务（提供连通性和数据交换）
7、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式常分为两大类：
（1) 客户-服务器方式（C/S方式）：最常见、最传统的方式，客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用程序。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户和服务器本来指的都是计算机进程
(2) 对等方式（P2P方式）：指两台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。只要两台主机都运行了对等连接软件，就可以进行平等的连接通信。可支持大量对等用户同时工作，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同时是服务器。
8、核心部分是最复杂的部分，要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一台主机都能够与其他主机通信，通过交换网络 实现。
“交换”的含义:
转接——把一条线路转接到另一条线路，使它们连通起来。
从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
常见的交换技术：
（1）电路交换(circuit switching): 电话网
（2）分组交换(packet-switching): 计算机网络
（3）报文交换
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)
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。
9、电路交换：电路交换必定是面向连接的
电路交换的三个阶段：（1）建立连接 --分配通信资源 (2)通信 --一直在占用通信资源 (3)释放连接–归还通信资源
优点：数据传输可靠、迅速、保持原有序列、通信地址明确
缺点：传送计算机数据效率低、电路交换建立的电路为通信双方独占，计算机数据具有突发性，这导致通信线路的利用率很低。
10、分组交换：计算机网络通常采用分组交换技术。
报文：要发送的整块数据称为一个报文。
分组（包）： 在报文发送之前划分成一个个更小的等长数据段。在数据段之前加上首部（包头）后，就构成分组。分组是在因特网中传送的数据单元。
过程：分组交换机先收下整个分组，然后根据分组首部查找路由表，最后将分组转发出去。由于每个分组交换机都是将收到的分组先存储下来再转发，因此该方法称为存储转发方式，在因特网中最典型的分组交换机就是路由器(router)。路由器的用途是用来转发分组，即用来分组交换。
例图是简单网络，实际中可能走不同路径，线路是共享的。
优点：
(1)高效 : 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
(2)灵活 : 以分组为传送单位和查找路由。
(3)迅速 :不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
(4)可靠 : 保证可靠的网络协议；分布式多路由的分组交换，是网络有较高的生存性/
缺点:
(1)路由器在转发分组时需要排队，花费一些时间，造成时延。
(2)各分组携带的首部控制信息，也造成一些开销
(3)无法确保通信时端到端所需的带宽，在通信量较大时可能造成网络拥塞。
11、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，再转发到下一个结点。（存储转发）
比较图：
方法选择：
当要传送的数据量很大，传送时间远大于连接建立和释放的时间，可以采用预先分配带宽的电路交换；
在传输突发数据时，采用分组（报文）交换可大大提高整个网络的信道利用率；
当端到端的通路有很多段链路组成时，采用分组交换传输数据较为合适；
12、计算机网络的分类：
从网络作用范围进行分类
个人区域网****PAN-用来连接个人电子设备，不是用来连接计算机
局域网 LAN (Local Area Network) –地理位置局限在较小范围，距离一般1km左右
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)-作用范围一般是城市，作用距离5~50km
广域网 WAN (Wide Area Network)-作用范围大，可覆盖一个国家、地区。
从网络的使用者进行分类
公用网 –付费使用–一般指电信公司出资所建立的大型网络
专用网-不向外提供服务–某个部门为本单位的特殊业务工作需要而建立的网络，不向他人提供服务
13、计算机网络的性能指标
（1）速率：
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。指的是：计算机网络上的主机在信道上传送数据的速率。
速率的单位是 b/s(bps)，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等,速率往往是指额定速率或标称速率。
ps:比特（bit）是计算机中数据量的单位。Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。
(2) 带宽:
在计算机网络中“带宽”是数字信道所能传送的最高数据率的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bps, bit/s)。
ps:“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
更常用的带宽单位是
千比每秒，即 kb/s （10^3 b/s）
兆比每秒，即 Mb/s（10^6 b/s）
吉比每秒，即 Gb/s（10^9 b/s）
太比每秒，即 Tb/s（10^12 b/s）
请注意：在计算机存储界，
K = 2^10 = 1024B
M = 2^20, G = 2^30, T = 2^40
(3) 吞吐量:
吞吐率表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
(4)时延:指数据从网络的一端传送到另外一端所需要的时间。也称为延迟或迟延。
网络中的时延的组成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延
发送时延：（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
传播时延： 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
PS：信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
处理时延： 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。（分析首部、差错检验、查找路由表等）
排队时延： 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。当出现分组丢失，排队时延就无穷大。
往返时延：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。
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
(5) 丢包率:(丢包率反映了网络的拥塞情况)
指在一定时间范围内，分组在传输过程中丢失的分组数量与总的分组数量的比。
通信量较大时就可能造成网络阻塞，导致分组交换队列溢出和分组丢失,无拥塞时丢包率为0，轻度拥塞丢包率为1%-4%，严重拥塞时丢包率为5%-15%。
(6) 利用率:包含信道利用率和网络利用率
信道利用率：代表某信道有百分几的时间是被利用的（有数据通过的）。
完全空闲的信道利用率为0.根据排队论，信道的利用率增大时，信道引起的时延就迅速增加。
信道的利用率并非越高越好。当信道利用率增大时，会引起时延增加。
14.网络体系结构 = 层次+协议
体系结构就是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。这些功能究竟是用何种硬件或软件实现的，则是一个遵循这种体系结构的的实现的问题，体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件
按层次结构来设计计网体系结构好处6点：
1）各层次之间是独立的
2）灵活性好
3）结构上可以分割开
4）易于实现和维护
5）有利于功能复用
6）能促进标准化工作
体系结构包含两个部分的内容，一部分是层次结构，另一部分是每个层次的功能定义-----协议。
15.网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。这些规则明确规定了所交换的数据的格式、时序和数据内容所表示的含义等方面的内容。
网络协议的三要素:
语法 - 数据与控制信息的结构或格式 。
语义 - 各个控制信息的具体含义。需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
同步/时序 - 有关实现顺序和时间的详细说明和约定。
16. SNA系统网络体系结构：世界上第一个网络体系结构，IBM1974年研制
17、OSI开放系统互连参考模型（法律国际标准）
TCP/IP协议簇演变成的TCP/IP参考模型（实际国际标准）
五层协议体系结构：
下层为上层提供服务
上层利用下层提供的服务来实现自己的功能，并同时为自己的上层提供服务
上层的分组（协议数据单元）作为下层的数据封装到下层的分组中传输
协议数据单元的封装图示：
五层原理体系结构：
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。
PS：
实体、协议和服务：
实体: 是一个特点的软件模块（发送或接收信息的硬件或者软件进程）。
协议: 是控制两个或多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本层能够向上一层提供服务；实现本层协议，要使用下一层所提供的服务。
协议和服务的区别：
协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层的服务只能看见服务而无法看见下层的协议。
协议是“水平”的，而服务是“垂直”的。协议是控制对等实体之间的通信规则；服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
第一章浅知识点结束
