第一章 计算网络体系结构（一）

1.1.1 计算机网络的概念

计算机网络概念：互连的、自治的计算机系统的集合。

1.广义观点

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。

2.资源共享观点

目的	资源共享
组成单元	分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”
遵循统一协议	网络协议

3.用户透明性观点

存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，能够调用用户所需要的资源，整个网络像一个计算机系统一样对用户是透明的。

1.1.2 计算机网络的组成

从组成上看：

硬件	主机、通信链路、交换设备、通信处理机。
软件	实现资源共享的各种软件，如操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序。
协议	协议规定了网络传输数据时所遵循的规范。

从工作方式看：

名称	定义	功能
边缘部分	所有连接到因特网、供用户直接使用的主机组成。	进行通信和资源共享。如传输数据、音频、视频。
核心部分	由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。	为边缘部分提供连通性和交换服务。

从功能组成上看：

名称	定义	功能
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	使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现互联网计算机之间的数据通信。
资源子网	实现资源共享功能的设备及其软件的集合。	向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

1.1.3 计算机网络的功能

功能名称	描述
数据通信	最基本和最重要的功能，用来实现联网计算机之间各种信息的传输，并将分散在不同地理位置的计算机联系起来，进行统一调配、控制和管理。
资源共享	软件共享、数据共享、硬件共享。提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
分布式处理	当网络中某个计算机系统负荷过载时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，提高整个计算机网络的利用率。
提高可靠性	网络中的各台计算机可以通过网络互为代替机。
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

名称	范围	任务
广域网（WAN）	几十千米-几千千米	提供长距离通信。是因特网的核心。有较大通信容量。连接链路是高速链路。使用交换技术。
城域网（MAN）	5-50km	采用以太网技术。
局域网（LAN）	几十米-几千米	使用广播技术。
个人区域网（PAN）	10m	使用无线技术。

2.按传输技术分类

名称
广播式网络	所有计算机共享一个公共通信信道。一台发送，其余收听；收听的个体查看分组信息检查目的地址决定是否接受信息。
点对点网络	每条物理线路连接一对计算机。采用分组存储转发和路由选择机制。

3.按拓扑结构分类

名称		优缺
总线型网络	用单根传输线把计算机连接起来。	建网容易、增减结点方便、节省线路。重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感。
星形网络	每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。	便于集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。成本高，中央设备对故障敏感。
环形网络	所有计算机接口设备连接成一个环。	环中信号单向传输。
网状网络	每个结点至少有两条路径与其他结点相连。	可靠性搞。控制复杂，线路成本高。

4.按使用者分类

名称
公用网	电信公司出资建造的大型网络。所有愿意出钱接入网络的人都能使用。
专用网	某个部门为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。不向本单位以外的人提供服务。铁路，军队，电力。

5.按交换技术

名称	描述	优缺
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于传送数据，包括建立连接、传输数据、断开连接。	数据直接传送、时延小。线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。
报文交换网络	用户数据加上源地址和目的地址、校验码等信息后，封装成报文，传给相邻结点，全部存储后，再转发给下一个结点。	每个报文可以单独选择到达目的结点的路径。实现差错控制。但是增大了资源开销，增加了缓冲时延，缓冲区难以管理。
分组交换网络	将数据分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组，以转发-存储方式传输。	缓冲易于管理。包的平均时延更小，网络占用的平均缓冲区更少。更易于标准化。

6.按传输介质分类

分无线和有线。

1.1.6 计算机网络的性能指标

名称
带宽	最高数据传输速率。
时延	发送时延 分组长度/发送速率 传播时延 信道长度/电磁波在信道上传播速率 处理时延 转发分组处理数据的时延。 排队时延 进入路由器需要排队。出路由器也要排队。
时延带宽积	传播时延x信道带宽
往返时延	RTT。从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接受端的确认，总共经历的时延。
吞吐量	单位时间内通过某个网络的数据量。
速率	主机在数字信道上传送数据的速率。
信道利用率	有数据通过的时间/（有+无）数据通过的时间。