计算机网络教程 第一章概述

1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，也是因特网的诞生时间。
internet（互联网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
Internet（因特网）是一个专有名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网
络，它采用TCP/IP协议簇作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。

第二阶段：逐步建成了三级结构的因特网。（主干网、地区网、校园网或企业网）
第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。由因特网服务提供商来运营。
1.2.3 因特网的标准化工作

  因特网协会（ISOC）：管理因特网的国际性组织，在世界范围内促进因特网的发展和使用。
  因特网体系结构委员会（IAB）：ISOC下的一个技术组织，负责管理因特网有关协议的开发。

所有因特网标准都是以RFC文档的形式在因特网上发表。RFC（Request For Comments）意思是“请求评论”。只有一小部分RFC文档能变成因特网标准。

制定因特网的正式标准要经过4个阶段：
（1）因特网草案（Internet Draft）（此时还不是RFC文档）；
（2）建议标准（Proposed Standard）（从这个阶段开始成为RFC文档）；
（3）草案标准（Draft Standard）;
（4）因特网标准（Internet Standard）;

C/S方式并不是网络应用程序唯一的工作方式，越来越多的网络应用开始采用对等（Peer-to-Peer,P2P）方式。
在P2P方式的网络应用中，通常没有固定的服务请求者和服务提供者，分布在网络中的应用进程是对等的，被称为
对等方。P2P方式可支持大量对等用户同时工作。

核心部分

路由器是一种专用计算机（但不是主机）。它是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，在因特网中是最重要的分组交换机。
路由器的输入、输出端口之间没有直接连线。

电路交换：电话交换机接通电话线的方式。电路交换必须经过三个步骤“建立连接（分配通信资源）->通话（一直占用通信资源）->释放连接（归还通信资源）”。缺点：（1）交换机之间拥有的大量话路的中继线是许多用户共享的，正在通话的用户只占用了其中一个话路，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，造成资源浪费。（2）用电路交换来传送计算机数据时，线路的传输效率往往很低。
分组交换：
计算机网络通常采用分组交换技术。

  报文：通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。

在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息组成的首部（例如目的地址和源地址）后，就构成了一个分组。分组又称为“包”，而分组的首部也称为“包头”。
分组交换过程：计算机将分组通过通信链路直接发送给分组交换机，分组交换机收到分组，先将分组暂时存储下来，再检查其首部，按照首部中的目的地址查找转发表，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个分组交换机。这样一步步经过多个分组交换机把分组转发到最终的目的计算机。由于每个分组交换机都是将收到的分组先存储下来再转发出去，因此该方法被称为存储转发方式。
分组交换优点：高效、灵活、迅速、可靠。
报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部储存下来后查找转发表，转到下一个结点。

1.从网络的作用范围分
（1）局域网：一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连。范围较小，如一个实验室、一幢楼或一个校园内，距离一般在1km左右。
（2）城域网：作用范围一般是一个城市，作用距离5~50km。
（3）广域网：作用范围通常为几十千米到几千千米，可以覆盖一个国家、地区，甚至横跨几个洲。
（4）个人区域网：无限个人区域网，其范围大约10米。
2.从网络的使用者分类
（1）公用网：指电信公司出资建造的大型网络。
（2）专用网：指某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。
3.从计算机网络系统组成的角度看，计算机网络可以分为逻辑子网和资源子网。

1、速率：速率就是数据的传送速率，也称数据率或比特率，是计算机网络中最重要的一个性能指标。比特（bit）是计算机中数据量的单位。速率单位为 bit/s ,kbit/s(k = 10^3=千)、Mbit/s(M = 10^6 = 兆)、Gbit/s（G = 10^9 = 吉）或 Tbit/s(T = 10^12 = 太)。1 byte（字节，记为B）= 8 bit，1MB = 2^20 B,1GB = 2^30 B.
2、带宽
“带宽”有两种含义：
（1）带宽指某个信号具有的频带宽度，即该信号所能包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。这种含义的带宽的单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
（2）在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力，即在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。这种意义的带宽的单位是bit/s(比特每秒)。
3、吞吐量：也称为吞吐率，表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
4、时延
结点总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
（1）发送时延：也称为传输时延，主机或路由器将分组发送到通信线路上所需要的时间（从分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送到线路上所需要的时间）。发送时延 = 分组长度/发送速率。
（2）传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。传播时延 = 信道长度/电磁波在信道上的传播速率。

     电磁波在铜线电缆中的传播速率约为 2.3*(10^5)km/s  ,在光纤中的传播速率约为 2.0*(10^5)km/s.

（3）处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。
（4）排队时延
5、丢包率：即分组丢失率，指在一定的时间范围内，分组在传输过程中丢失的分组数量与总得分组数量的比率。
6.利用率：分为信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的。网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均值。但是信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。

所有的网络系统都采用分层的体系结构。
体系结构：计算机网络的层次结构模型与各层协议的集合。换种说法，计算机网络体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义。
TCP/IP协议是事实上的国际标准。

1.6.3 具有五层协议的原理体系结构
五层协议的原理体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。
（1）应用层：定义的是应用进程间通信和交互的规则（进程指正在运行的程序）。
（2）运输层（传输层）：负责向两台主机中进程之间的通信提供的数据传输服务。
两个运输层协议：
传输控制协议（TCP）：提供面向连接的，可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。
用户数据报协议（UDP）：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报。
（3）网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。使用IP协议。
（4）数据链路层：简称链路层。任务就是将分组从链路的一端传送到另一端。将这层传送的数据单元称为帧。
（5）物理层：在传输媒体上传送比特流，将数据链路层帧中的每个比特从一个结点通过传输媒体传送到下一个结点。单位是比特。

   协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位。

1.6.4 实体、协议和服务
实体：表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程。
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。
协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体之间通信的规则。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。