计算机网络第一章

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#计算机网络

于 2022-03-27 22:51:28 首次发布

计算机网络概述

1.计算机网络的概念
2.计算机网络的功能
3.计算机网络发展的三个阶段
4.互联网与互连网
5.互联网的标准化工作
6.互联网的组成
7.计算机网络的分类
- 1.按照网络的作用范围分类
- 2.按照网络的使用者分类
8.计算机网络的性能
9.计算机网络的系统结构
- 1.分层
- 2.协议
10.计算机网络的体系结构

1.计算机网络的概念

网络：是由若干节点(node)和连接这些节点的链路(link)构成，表示诸多对象及其相互联系。

计算机网络到现在也没有一个精确统一的定义。
但是有一个最简单的定义：计算机网络是一些互连的、自治的计算机系统的集合。
互连：指的是计算机之间可以通过有线或者无线的方式进行数据通信。
自治：指的是独立的计算机，拥有自己的硬件和软件，可以独立运行。
计算机集合：指的是至少要有两台计算机。
比较全面的定义是：
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据（如音频、数据），并能支持广泛的和日益增长的应用。

2.计算机网络的功能

分布式处理：同一工作任务可由多台计算机共同完成。
负载均衡：同一工作任务由多台计算机轮流或同时完成。

3.计算机网络发展的三个阶段

第一阶段的特点是从单个网络ARPANET向互联网发展。
第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。
第三阶段的特点是逐渐形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网。
三级结构指的是主干网、地区网和校园网（或企业网）。
ISP指的是互联网服务提供商，如国内的中国移动、中国联通和中国电信。ISP也分为不同层次：主干ISP、地区ISP和本地ISP。

其中IXP为互联网交换点，其主要作用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。

4.互联网与互连网

互联网（Internet）：指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的计算机网络，且其前身是美国的APRANET，为专用名词。
互连网（internet）：泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络，为通用名词。

5.互联网的标准化工作

6.互联网的组成

互联网从工作方式上看可分为边缘部分和核心部分。
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（如传输数据、音频或视频）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（提供连通性和交换）。

1.边缘部分

处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统，端就是末端的意思（即互联网的末端）。
小的端系统：个人电脑、智能手机或网络摄像头等
大的端系统：大型计算机（通常称为服务器）。
我们要明确一个概念：主机A与主机B进行通信，实际上是指：运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信。由于进程就是运行着的程序，因此这也可以理解为：主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。这种比较严密的说法可以简称为计算机之间通信。
在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。

1.客户-服务器方式

客户程序：
1.被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
2.不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序：
1.是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地用户的请求。
2.系统启动后即一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
3.一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。
客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接受数据。

2.对等连接方式

2.核心部分

在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算机（但不叫作主机），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。

为了清楚路由器转发分组的过程，我们先来看下货物的转发过程

由上图分析可得，路由器转发分组的过程：
1.接受分组
2.存储分组
3.查找转发表
4.找到转发端口，转发分组

1.电路交换

2.分组交换

3.报文交换

4.三种交换比较

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（这只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

7.计算机网络的分类

1.按照网络的作用范围分类

广域网（WAN）：作用范围通常是几十到几千公里的区域，因而有时也称远程网。广域网是互联网的核心部分，其任务是长距离运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。
城域网（MAN）：作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，作用距离约为约5 $\sim$ 50km，城域网大多采用以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围进行讨论。
局域网（LAN）：作用范围局限在较小的范围（如1km左右）。一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连。
个人区域网（PAN）：作用范围大约十米左右。是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（如便携式电脑等）用无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人区域网（WPAN）。