参考书籍：《计算机网络》第七版-谢希仁，基本都为书上的内容，这里摘取一些认为是重点的片段
计算机网络
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计算机网络（简称网络）是由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集线器或路由器等。通常用一朵云表示一个网络。
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网络之间可以通过路由器互连起来，构成一个覆盖范围更大的计算机网络，这样的网络称为互连网。因此互连网是“网络的网络”。
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internet，互连网，泛指多个计算机网络互连而成的计算机网络。在这些网络之间的通信协议可以任意选择。
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Internet，互联网，因特网，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互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的原则。
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互联网基础结构的三个阶段
第一阶段是从单个网络ARPANET向互连网发展的过程。
第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）
第三阶段的特点是形成了多层次ISP结构的互联网 -
ISP：Internet Service Provider ，互联网服务提供商
根据提供服务的覆盖面积大小以及拥有的IP地址数目的不同，ISP也分为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP -
从原理上讲，只要每一个本地ISP都安装了路由器连接到某个地区ISP，而每一个地区ISP也有路由器连接到主干ISP，那么在这些相互连接的ISP的共同合作下，就可以完成互联网中的所有的分组转发任务。
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互联网交换点IXP，（Internet eXchange Point）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常采用工作再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。
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ISOC（Internet Society）互联网协会
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ISOC下有一个技术组织IAB（Internet Architecture Board）互联网体系结构委员会，负责管理互联网有关协议的开发
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IAB下有两个工程部
互联网工程部IETF（Internet Engineering Task Force），具体工作由互联网工程指导小组IESG（Internet Enginnering Steering Group）管理。主要针对协议的开发和标准化。
互联网研究部IRTF（Internet Research Group），具体工作由互联网研究指导小组IRSG（Internet Research Steering Group）管理。IRTF的任务是研究一些需要长期考虑的问题，包括互联网的一些协议、应用、体系结构等。 -
互联网的组成从其工作方式上看分为两块
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，用来进行通信和资源共享。
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。 -
处在互联网边缘的主机又称为端系统。
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端系统之间的通信方式通常可以划分为两大类：
客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式） -
在网络核心部分是起特殊作用的是路由器。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。
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必须经过“建立连接（占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式成为电路交换。
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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。
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分组交换采用存储转发技术。把要发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，把报文划分为一个个小的等长数据段，在每一个数据段前面加上一些由必要的控制信息组成的首部后，构成一个分组。分组又称为包，而分组的首部也可以称为包头。
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分组交换的优点：
高效，在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用
灵活，为每一个分组独立地选择最合适的转发路由
迅速，以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
可靠，保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性 -
电路交换、报文交换、分组交换在数据传送阶段的主要特点：
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送
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
分组交换-单个分组（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 -
分组交换比报文交换的时延小，同时具有更好的灵活性
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计算机网络按照网络的作用范围进行分类可分为
广域网WAN（Wide Area Network），也称为远程网（long haul network），作用范围几十到几千公里。
城域网MAN（Metropolitan Area Network），作用范围一般是一个城市，作用举例约5-50km
局域网LAN（Local Area Network），作用范围1km左右
个人区域网PAN（Personal Area Network），也称为无线个人区域网WPAN（Wireless PAN），作用范围10m左右 -
计算机网络按照网络的使用者进行分类可分为
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公用网（public network），也称公众网。按电信公司规定交纳费用的人可以使用
专用网（private network）某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。 -
信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。单位为赫
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在计算机网络中，带宽是指网络中某通道传送数据的能力，表示单位时间内网络某信道能够通过的“最高数据率”。单位为比特每秒。
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吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际的数据量。
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时延是数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。
发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也叫传输时延
传播时延是电磁波在信道中传播一定的举例需要花费的时间
处理时延，主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理
排队时延，在经过网络传输时，要经过许多路由器。但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。这就产生了排队时延。 -
时延带宽积，把传播时延和带宽相乘，得到时延带宽积，又称为单位的链路长度
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利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
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五层协议的体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层
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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的通信和交互的规则。应用层交互的数据单元称为报文。
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运输层的任务是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用层利用该服务传送应用层报文。
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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
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用户数据报协议UDP-提供无连接 、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
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网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把传输层产生的报文段或用户数据封装成分组或包进行传送。由于网络层使用IP协议，分组也叫IP数据报。网络层也叫网际层或IP层。
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数据链路层简称链路层。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。
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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代表“1”或“0”，以及接受放如何识别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引脚以及各引脚应如何连接。
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OSI参考模型把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
物理层
- 物理层的作用是尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段。
- 用于物理层的协议称为物理层规程。
- 可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性
（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时常见的各种规则的接插件都有严格的标准化的规定。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
（4）过程热性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序 - 数据在计算机内部多采用并行传输方式。但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输，即逐个比特按照时间顺序传输。因此物理层还要完成传输方式的转换。
- 一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）
- 源系统一般包括源点跟发送器，源点设备产生要传输的数据，又叫源站，或信源；通过源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中传输，典型的发送器就是调制器。
- 目的系统一般包括接收器跟终点，接收器接受传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器;终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。终点又称为目的站，或信宿。
- 通信的目的是传送消息。
- 数据是运送消息的实体。
- 根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信息可分为两大类：
（1）模拟信号，或连续信号，代表消息的参数的取值是连续的。
（2）数字信号，或离散信号，代表消息的参数的取值是离散的。 - 信道一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
- 从通信的双方信息交互的方式来看，可以有三种基本方式：
（1）单向通信，又称单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
（2）双向交替通信，又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送和接收信息。但不能同时。
（3）双向同时通信，又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。 - 来自信源的信号常称为基带信号（基本频带信号）。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数字信号都属于基带信号。基带信号往往包含较多的低频成分甚至直流成分，而许多信道并不能传输这些成分，因此，为了解决这个问题，就必须对基带信号进行调制。
- 调制可分为两大类，一类是仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。这类调制称为基带调制，也称为编码。另一种调制需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能额更好地在模拟信道中传输，经过载波调制后的信号称为带通信号，即仅在一段频率范围内能够通过信道，而使用载波的调制称为带通调制。
- 数字信号常用的编码方式有
（1）不归零制：正电平代表1，负电平代表0
（2）归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0
（3）曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1。但也可以反过来定义。
（4）差分曼彻斯特：在每一位的中心处始终有跳变。位开始边界有跳变为代表0，而位开始边界没有跳变代表1。 - 基本的带通调制方法：
（1）调幅（AM）：即载波的振幅随基带数字信号而变化。
（2）调频（FM）：即载波的频率随基带数字信号而变化。
（3）调相（PM）：即载波的初始相位随基带数字信号而变化。 - 奈式准则：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（识别）成为不可能
- 噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。噪声会对接收端对码元的判决产生错误。
- 信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝作为度量单位。信噪比（dB） = 10 log10（S/N）（dB）。
- 香农公式指出信道的极限信息传输速率C = Wlog2（1+S/N）（bit/s）。W为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表名，信道的带宽或信道的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
- 传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播，而非导引型传输媒体就是指吃自由空间，在非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。
- 导引型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆
网络层
- 互联网采用的设计思路：网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。这里的数据报（或IP数据报）就是我们经常使用的分组
- 网络协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的互联网标准协议之一。
- 与IP协议配套使用的还有三个协议：地址解析协议ARP（Address Resoulution Protocol），网际控制报文协议ICMP（Internet Control Message Protocol）和网际组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）
- 将网络连接起来要使用一些中间设备。根据中间设备所在的层次，可以有四种不同的中间设备：
（1）物理层使用的中间设备叫做转发器
（2）数据链路层使用的中间设备叫做网桥或者桥接器
（3）网络层使用的中间设备叫做路由器
（4）在网络层以上使用的中间设备叫做网关。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。 - 中间设备是转发器或网桥时，这仅仅是把一个网络扩大了，而从网络层的角度看，这仍然是一个网络，一般并不称之为网络互连。我们讨论网络互连时，一般都指用路由器进行网络互连和路由选择。
- 有许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关。
- 许多计算机网络通过一些路由器进行互连。参加互连的计算机网络都使用相同的网际协议IP，因此可以把互连的计算机网络看成一个虚拟互连网络。所谓虚拟互连网络也就是逻辑互连网络，它的意思就是互连起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是利用IP协议就可以使这些性能各异的网络层上看起来好像是一个统一的网络。这种使用IP协议的虚拟互连网络可简称IP网。使用IP网的好处是：当IP网上的主机进行通信时，就好像在一个单个网络上通信一样，它们看不见互连的各网络的具体异构细节。
- IP地址就是给互联网上的每一台主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32位的标识符。IP地址的结构使我们可以在互联网上很方便地进行寻址。IP地址现在由互联网名字和数字分配机构ICANN进行分配。
- IP地址的编址方法经过了三个历史阶段：分类的IP地址、子网的划分、构成超网。
