Chap 1 计算机网络体系结构
1.1 计算机网络概述
1.1.1 计算机网络概念
1）广义观点：只要是能实现远程信息处理的系统或能进一步达到资源共享的系统，都是计算机网络。
2）资源共享观点：计算机网络是 “以能够共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合” 。该定义包含三层含义： 1、目的：资源共享；2、组成单元：分布在不同地理位置的多台独立的 “ 自治计算机”；3、网络中的计算机额必须遵循统一额规则--网络协议。
3）用户透明性观点：存在一个能够为用户自动管理的网络操作系统，它能够调用用户所需要的 资源。
1.1.2 计算机网络的组成
1）从组成部分上来看：完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成。硬件主要由主机、通信链路（双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机）和通信处理机（网卡）等组成。软件主要是各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（OS、FTP程序等），多属于应用层。协议规定了网络传输数据时所遵循的规范。
2）从工作方式来看：计算机网络可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由供用户直接使用的主机使用，核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。
3）从功能组成上看，计算机网络由通信子网和资源子网组成，通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，它使网络有数据传输、交换、控制和存储的能力。资源子网向网络用户提供共享其他计算机的资源的服务。
1.1.3 计算机网络的功能
1）数据通信：实现联网计算机之间的各种信息的传输。
2）资源共享：软件、硬件、数据的共享。
3）分布式处理：当某个计算机系统负荷过重，将任务分配给其他计算机系统。
4）提高可靠性。
5）负载均衡： 将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。
1.1.4 计算机网络的分类
1. 按分布范围分类
1）广域网 WAN（Wide Area Network）：广域网提供长距离通信。
2）城域网 MAN（Metropolitan Area Network）：大多采用以太网技术 覆盖城市或街区。
3）局域网 LAN（Local Area Network）：覆盖范围较小，传统上，局域网使用广播技术，广域网使用交换技术。
4）个人区域网 PAN（Personal Area Network）：覆盖范围最小。
2. 按传输技术分类
1）广播式网络：所有联网计算机共享一个公共通信信道。当一台计算机利用它发送报文分组时，其他的所有计算机都会接收到该分组，接收到的计算机会检查目的地址来判断是否为自己的分组，不是则丢弃。
2）点对点网络：每条物理线路连接一对计算机。如果没有直接相连的线路，它们之间的分组就要通过中间节点的存储转发到达目的节点。
是否采用分组存储转发与路由机制是点对点式网络与广播式网络的区别，广域网基本属于点对点网络。
3. 按拓扑结构分类
网络拓扑结构是指网络中结点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系。
1）总线形： 建网方便，重负载时通信效率不高。
2）星形：便于集中控制管理，成本高，中心结点对故障敏感。
3）环形：所有计算机接口设备连成一个环。典型的令牌环局域网。环中信号单向传输。
4）网状形：每个结点至少有两条路径与其他结点相连，多用在局域网，可靠性高，成本高。
4. 按使用者分类
1）公用网：电信公司出资建设的大型网络。
2）专用网：某个单位自建的网络。
5. 按交换技术分类
交换技术时指各主机之间、各通信设备之间或主机与通信设备之间为交换信息之间所采用的数据格式和交换装置的方式。
1）电路交换网络：在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用来传输数据，包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网是传统电话网络。
2）报文交换网络：用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，封装成报文，利用中间结点存储转发到达目的结点。
3）分组交换网络：将数据分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址和辅助信息组成分组以存储-转发方式传输。
6. 按传输介质分
传输介质分为有线和无线两大类，因此网络可分为有线网络和无线网络。有线网络分为双绞线网络、同轴电缆网络等。无线网络又可分为蓝牙、微波、无线电等类型。
1.1.5 计算机网络标准化组织
1）国际标准化组织（ISO）：制定主要标准 OSI参考模型、HDLC。
2）国际电信联盟（ITU）。
3）国际电气电子工程师协会（IEEE）。
1.1.6 计算机网络性能指标
1）带宽：网络通信线路所能传输数据的能力，是数字信道所能传输的 “最高数据率” 的同义词，单位 b/s。
2）时延：数据（一个分组或报文）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的总时间，它由4部分构成 发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
3）时延带宽积：发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特。
时延带宽积 = 传播时延*信道带宽
4）往返时延（Round-Trip Time）：从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经过的时延。
5）吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量
6）速率：连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据率，单位为b/s。通常把最高数据率称为带宽。
7）信道利用率 某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的 信道利用率 = 有数据通过时间/（有+无）数据通过时间。
1.2 计算机额网络体系结构与参考模型
1.2.1 计算机网络分层结构
服务是垂直的，协议是水平的。
1.2.2 计算机网络协议、接口、服务的概念
1. 协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议（Network Protocol）,它是控制两个或多个对等实体进行通信的规则集合。协议由语法、语义和同步组成。语法规定了传输数据的格式。语义规定了所要完成的功能，即发出何种控制信息、完成何种动作和做出何种应答；同步规定了执行各种操作的条件、时序关系等。一个完整的协议通常具有线路管理、差错控制、数据转换等功能。
2. 接口：接口是同一结点内相邻两层间交换信息的交换点。每层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层定义接口。在典型的接口上，同一结点相邻两层的实体通过服务访问点（Service Access Point）进行交互。服务是通过SAP提供给上层使用的。
3. 服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，它是垂直的。上层与下层交换一些命令使用服务原语。OSI将源语分为四类：请求，指示，响应，证实。
计算机网络提供的服务可按以下三种方式分类
1）面向连接服务与无连接服务。
面向连接服务分为连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。例如TCP。
无连接服务不需要建立连接，直接发送，尽最大努力交付，不保证通信的可靠性。例如IP，UDP
2）可靠服务与不可靠服务
可靠服务指网络具有纠错、检错、应答机制，确保数据正确可靠传送到目的地。
不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传输，不能保证数据正确、可靠地传送到目的地。
3）有应答服务和无应答服务
有应答服务是指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答。例如文件传输服务。
无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。
1.2.3 ISO/OSI 参考模型和TCP/IP模型
