计算机网络概述

计算机网络在信息时代中的作用

21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。

网络是指“三网”：

即电信网络、有线电视网络和计算机网络。

因特网发展的三个阶段：

第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。· 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网

互联网有两个基本特点：连通性和共享

连通性：

就是让互联网使用上网用户之间，不管距离有多远，都可以便捷、经济地交换信息，好像这些用户终端都直接连通一样。

共享性：

就是资源的共享，可以是信息共享、软件共享、也可以是硬件共享

几个基本概念：

网络（计算机网络）：

由若干结点和连接这些结点的链路组成，结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等

互连网:

网络之间通过路由器连接起来，构成一个覆盖范围更广的计算机网络，这样的网络称为互连网。

主机：

与网络相连的计算机常称为主机。

互联网的组成：

边缘部分：

由所有连接在互联网上的主机组成。这部分由用户直接使用，用来进行通信和资源共享。

网络边缘的端系统之间的通信方式有：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）

​ 对等连接方式是：两台主机都运行了对等连接软件，它们就可以进行品等、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文件。

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。

网络核心部分为网络边缘部分提供连通性

在网络核心部分起特殊作用的是路由器，路由器是一种专用计算机。路由器是 实现分组交换的关键构件，任务是转发收到的分组。

三种交换方式为：电路交换、报文交换、分组交换。

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点。

报文交换：整个报文，先传送到相邻结点。全部存储下来之后查找转发表，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。

计算机网络的类别

按网络的作用范围分类：

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

用来把用户接入互联网的网络:

各种接入网：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网络。

计算机网络的性能：

速率：

数据的传送速率

对于高速网络链路，我们提高的仅仅只是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率

带宽:

单位时间内某信道能通过的“最高数据率”

吞吐量：

表示单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。

时延：

是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。

发送时延（传输时延）：主机或路由器发送数据帧所需要的时间

$$发送时延=\frac{数据帧长度（bit）}{发送速率（bit/s）}$$

传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间 $$传播时延=\frac{信道长度（m）}{电磁波在信道上的传播速率（m/s）}$$

处理时延

排队时延

时延带宽积：

又称为以比特为单位的链路长度 $$时延带宽积=传播时延\ast 带宽$$

往返时间RTT

利用率：

利用率有信道利用率和网络利用率。

网络利用率是全网信道利用率的加权平均值 $$D=\frac{D_0}{1-U}$$

$$网络当前的时延=\frac{网络空闲时的时延}{1-网络利用率}$$

计算机网络的非性能特性：

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

计算机网络体系结构

协议（网络协议）

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

协议的三个要素：

语法：

即数据与控制信息的结构或格式

语义：

即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：

事件实现顺序的详细说明

分层的好处：

各层之间是独立的灵活性好。结构上可分割开易于实现和维护。能促进标准化工作。

五层协议的体系结构

TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。但最下面的网络接口层并没有具体内容。

五层协议的体系结构由 应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层组成。

实体、协议、服务和服务访问点

实体(entity) 表示任何可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。

服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。

同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。