目录
1.1 计算机网络在信息时代的作用
21世纪——数字化、网络化、信息化，以网络为核心的信息时代
三大类网络
电信网络（电话、电报及传真）
有线电视网络（传送各种电视节目）
计算机网络（在计算机之间传输数据文件）
“三网融合”
以Internet为代表的计算机网络:教育科研网络->商业网络
1）译名：因特网、互联网
Internet是由数量极大的各种计算机网络互连起来的；覆盖全球
2）区别：互连网为局部范围
3）特点：连通性、共享性（资源共享）
I. 连通性
II. 共享性：信息共享、软件共享、硬件共享
“互联网+”——互联网+各个传统行业
1.2 互联网概述
1.2.1 网络的网络
计算机网络（网络）
由若干节点和连接这些节点的链路组成
节点——计算机、集线器、交换器、路由器...
网络是指单一的连接系统，而“网络的网络”则强调了多个这样的系统之间的互连和交互，形成了一个更庞大、更复杂的整体。
网络把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
网络互连：物理连接、已安装能够交换信息的软件
1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
第一阶段——单个网络ARPANET向互连网发展的过程
ARPANET——1969年~1983年
一个单个的分组交换网，其上的主机与就近节点交换机相连。
internet与Internet区别
internet（互连网）通用名称
Internet（互联网）专用名词，它指当前全球最大的、开放的、有众多网络互相连接而成的特定的互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且前身是美国的ARPANET
第二阶段——三级结构网络的互联网
NSFNET——1985年~1993年
主干网、地区网、校园网（或企业网）
大学、研究机构->私人公司
第三阶段——全球范围的多层次ISP结构的互联网
NSFNET>商用互联网主干网
互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）/互联网服务提供商
中国电信、中国联通、中国移动...
ISP
可以从互联网管理机构申请IP地址
拥有通信线路
路由器等联网设备
主干ISP、地区ISP、本地ISP
互联网交换点IXP（Internet eXchange Point）——更快转发分组、有效和经济地利用网络资源
允许两个ISP网络网络直接相连并交换分组
内容提供者（content provider）
在互联网上向所有用户提供视频文件的公司
万维网WWW（World Wide Web）
1.2.3 互联网的标准化工作
互联网协会（Internet Society，简称ISOC）[W-ISOC]
对互联网进行全面管理，在世界范围内促进发展和使用
互联网体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）
负责管理互联网有关协议的开发
互联网工程部IETF（Internet Engineering Task Force）
由许多工作组组成的论坛
具体工作由互联网工程指导小组IESC管理
研究某一特定短中期的工程问题，针对协议的开发和标准化
互联网研究部IRTF（Internet Research Task Force）
由一些研究组组成的论坛
具体工作由互联网研究指导小组IRSG管理
研究长期考虑的问题包括互联网的一些协议、应用、体系结构
RFC（Request For Comments）——“请求评论”
制定互联网的正式标准
第一阶段——互联网草案（Internet Draft）
第二阶段——建议标准（Proposed Standard），开始成为RFC
第三阶段——互联网标准（Internet Standard）
1.3 互联网的组成
1）边缘部分
用户直接使用
2）核心部分
为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）
1.3.1 互联网的边缘部分
连接在互联网上的所有的主机（端系统end system）。
端系统
功能上
小的（手机、网络摄像头...）
大的（大型计算机...）——服务器server
拥有者
个人
单位
边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。
主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信——计算机之间通信
进程，即运行着的程序
通信方式（C/S方式，P2P方式）
1. 客户-服务器方式
进程之间服务和被服务的关系
客户是服务请求方，服务器是服务提供方，两者都需要使用网络核心部分所提供的服务。
客户程序
服务器程序
2. 对等连接方式
两台主机在通信
1.3.2 互联网的核心部分
最复杂：提供连通性
路由器（router）
起特殊作用
一种专用计算机
分组交换（packet switching）的关键构件
任务：转发收到的分组
1. 电路交换的特点
电话交换机连接电话，便于通信
交换方式：电路交换（circuit switching）
（通信资源分配角度）
交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源
专用物理通道
电路交换
“建立连接”——通话——释放连接
传输计算机数据时，线路的传输效率很低（突发式）
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。
2. 分组交换的主要特点
存储转发技术
报文
发送的整块数据
报文划分
首部/“包头”
包含控制信息
分组/“包”
互联网中传输的数据单元
主机：为用户进行信息处理，可以和其他主机通过网络交换信息。
路由器：用来转发分组，即进行分组交换
链路
节点
协议（protocol）
时延
开销（overhead）
报文交换（message switching）
三种交换技术
电路交换
报文交换
分组交换
1.4 计算机网络在我国的发展
1980年铁路部
1989年公用交换网CNPAC
公安、银行、军队以及其他
1994年4月20日正式连入互联网
1994年5月万维网
1994年9月CHINANET
网民
1.5 计算机网络的类别
1.5.1 计算机网络的定义
1.5.2 几种不同类别的计算机网络
1.网络的作用范围
1）广域网WAN（Wide Area Network）
远程网（long haul network）
2）城域网MAN（Metropolitan Area Network）
3）局域网LAN（Local Area Network）
校园网/企业网
4）个人区域网PAN（Personal Area Network）
无线个人区域网WPAN（Wireless PAN）
多处理器系统
2.网络的使用者
1）公用网（public network）
公众网
2）专用网（private network）
3.用来把用户接入到互联网的网络
接入网AN（Access Network）
本地接入网/居民接入网
1.6 计算机网络的性能
1.6.1计算机网络的性能指标
七个
1.速率bit/s
数据的传送速率，数据率/比特率
比特bit
“二进制数字”
信息量的单位
额定速率/标称速率
2.带宽（bandwidth）
1）信号具有的频带宽度
赫
某信道允许通过的信号频带范围
带宽/通频带
频域
2）最高数据率
某通道传送数据的能力
在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
比特每秒
时域
3.吞吐量（throughput）
表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量
受网络带宽和网络额定速率的限制
4.时延（delay/latency）
数据从网络的一端传送到另一端所需的时间
延迟/迟延
1）发送时延
2）传播时延
3）处理时延
4）排队时延
5. 时延带宽积
以比特为单位的链路长度
6. 往返时间RTT（Round-Trip Time）
7.利用率
信道利用率
信道百分之几的时间被利用
网络利用率
全网络的信道利用率的加权平均值
——空闲时的时延
——网络当前的时延
——网络利用率
1.6.2 计算机网络的非性能特征
1. 费用
2. 质量
3. 标准化
4. 可靠性
5. 可拓展性和可升级性
6. 易于管理和维护
1.7 计算机网络体系结构
体系结构/架构
1.7.1 计算机网络体系结构的形成
传送数据的通路
1）通路激活（activate）
2）告诉网络如何识别接收数据的计算机
3）发起方查明对方是否开机，且网络连接正常
4）对方文件管理程序是否做好接收和存储的准备
5）完成格式转换功能
6）对出现的差错和意外，采取措施
分层
系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）
开放系统互连基本参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)——OSI
开放
非独家垄断
系统
在现实的系统中与互连有关的各部分
ISO 7498
七层协议的体系结构
失败
TCP/IP
事实上的国际标准
1.7.2 协议与划分层次
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。
同步：在一定条件下应当发生什么事件（时序）
网络协议（协议）
为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
三要素
1）语法
2）语义
3）同步
自己存——不需要任何网络协议
除非这个用来存储文件的磁盘是网络上的某个文件服务器的磁盘
形式
1）使用便于人来阅读和理解的文字描述
2）使用计算机能够理解的程序代码
计算机网络协议
层次式
好处
1）各层之间是独立的
2）灵活性好
3）结构上可分割
4）易于实现和维护
5）能够促进标准化工作
各层要且可实现一或多功能
1）差错控制
2）流量控制
3）分段和重装
4）复用和分用
5）连接建立和释放
网络的体系结构
计算机网络的各层及其协议的集合
这个计算机网络及其构件所完成的功能和精确定义
1.7.3 具有五层协议的体系结构
TCP/IP
四层的体系结构
应用层、运输层、网际层和链路层（网络接口层、媒体接入层、子网层）
1. 应用层（application layer）
任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
应用进程间通信和交互的规则
2. 运输层（transport layer）
任务：向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
主要协议
传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）
用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）
3. 网络层（network layer）
任务：分组交换网上的不同主机提供通信服务
转发表
依据转发表路径把分组转发
“分组”==“IP数据报”
网际层/IP层
4. 数据链路层（data link layer）
链路层
任务：将网络层交下来的数据封装成帧；接收帧后，提取数据部分上交网络层
5. 物理层（physical layer）
数据传输单位：比特
TCP/IP协议族（protocol suite）
协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）
对等层（peer layers）
协议栈（protocol stack）
1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点
实体
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
水平的
协议
控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。
垂直的
服务访问点SAP
服务数据单元SDU
所有不利条件事先都应估计到
1.7.5 TCP/IP的体系结构
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