计算机网络（一）——绪论

计算机网络的4个阶段：

①面向终端的计算机网络；
②计算机一计算机网络（计算机间不存在主从关系）；
③开放式标准化的计算机网络；
④目前所处的计算机网络新阶段。

广义上讲，用任何方法通过任何媒体传输信息均可称为通信。

现代通信技术则主要指用电或光信号通过相应的信道来传递信息。

现代计算机网络是信息技术（IT）和通信技术（CT）独立发展而又密切结合的产物，又称为（ICT），是由通过各种通信手段一相互连接起来的计算机组成的复合系统。

计算机网络的建立除了数据通信外还涉及计算机之间的资源共享、协同工作等信息处理功能。

Internet（因特网）是全球最大的计算机网络。

**协议：**兩台计算机通信时对传送信息内容的理解、信息的表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵循的共同约定。

古代与现代通信的共同点：
①存储转发的方式传递信息；
②开关量（二进制）的方式传递信息；
③达成协议；
④可视化；
⑤广播式。

客户一服务器模型（C/S）也称胖客戶一瘦服务器模型。
浏览器一服务器模型（B/S）也称瘦客戶一胖服务器模型。
对等模型P2P｡

计算机网络在逻辑上由通信子网和资源子网组成。

构成计算机网络的要素主要有通信协议，通信设备和通信主体。

通信子网负责计算机间的数据通信也就是传输服务。包括传输信息的物理传输介质以及通信中间设备（中继器、网桥、交换机、路由器等）。

资源子网：通过通信子网互连在一起的计算机。

Intenet的鼻祖ARPANET。

接口报文处理器（IMP/网元）

Internet的组成划分为三层：接入网、汇聚网和核心网。

网络拓扑结构分为：不规则网形（广域网）、星形、总线型（以太网）和环形（测试网络联通性）。

按地理范围分：局域网（LAN）、校园网（CAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）和全球网（GAN）。

三网合一的三网指：传统电信网、有线电视网和计算机网（互联网）。

计算机网络的度量：
1、速率：单位时间（秒）传输信息量，单位为bps。
2、带宽：指某个信号具有的频带宽度，单位为Hz。在现代计算机网络中，带宽用来表示网络通信线路所能传输数据的能力。
3、吞吐量：在单位时间内通过某个网络的数据量。
4、延迟：数据从网络的一端传送到另一端所需时间。包括传输延迟、传播延迟和处理延迟。
5、延迟带宽乘积：线路传播延迟与带宽的乘积，单位为bit。
6、往返时间RTT：往返总延迟。
7、利用率：信道利用率是在一段时间内信道被利用的时间的百分比，
网络利用率是全网络信道利用率的加权平均值。

整个Internet的主机（包括路由器端口）在网络通信层面上的标识符上IP地址，它有唯一性和从属性要求。

IP网络是一种分组交换网络。

交换技术：

1、电路交换：面向连接的传输方式。
整个报文的比特流连续地从源主机直达目的主机，好像在一个管道中传输。
优势：端到端的通信质量有可靠保证。
缺点：电路利用率低。

2、分组交换：以数据块为处理的基本信息单位称为分组/包。分组交换采用存储转发技术。
单个分组（只是报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找路由表，转发到下一个节点。
优点：高效性，省去了建立连接和释放连接的开销；灵活性，每个分组可以独立的选择转发路径；可靠性，当网络发生拥堵或少数节点、链路出现故障时路由器可灵活改变路由。
缺点：更多的处理延迟，且只能提供尽力而为的服务很难保证服务质量（Qos）；分组头携带较多的控制信息，造成一定的开销，使有效数据比例降低。

3、报文交换： 一次通信的全部数据，采用存储转发技术。
整个报文传递到相邻节点，全部存储下来后查找路由表，转发到下一个节点。

链路利用率以及头部开销都是：分组交换>报文交换>电路交换。

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计算机网络体系结构

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计算机网络体系结构指利用分层研究方法定义的网络通信各层的功能、协议和接口的集合。

分层的好处：
1、各层之间相互独立；
2、灵活性好；
3、结构上可分隔开；
4、易于实现和维护；
5、能促进标准化工作。

在同一开放系统中，相邻层次之间称为接口；在接口处由低层向高层提供服务；本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议；下面的协议对上面的服务用户是透明的。

协议是控制对等实体之间通信的规则——协议是“水平的”。
服务是由下层向上层通过层间接口提供的功能调用——服务是“垂直的”。
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。

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开放系统互连参考模型

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OSI的ISO模型
OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、运输层、绘画层、表示层和应用层。
只有物理媒体上进行实通信，其余均为虚通信。

信息的基本单位在OSI模型中称为数据单元。
在相邻层提供服务的过程中交换的数据单元称为服务数据单元（SDU）
在对等层虚通信的过程中交换的数据单元称为协议数据单元（PDU）

1、物理层
在物理媒体上传输原始的数据比特流信号，为在物理媒体上建立、维持和终止传输比特流信号的物理连接提供机械、电气、功能和过程的手段。
数据形式：比特流
2、数据链路层
通过校验、确认和反馈重发等手段将该原始的物理连接改造成无差错的数据链路；同时还要解决流量控制问题。
数据形式：帧
3、网络层
解决把分组从源传送到目标；建立公认寻址系统，完成路由选择，实现跨网络传输，多个子网间实现数据转发。
数据形式：分组/包
4、运输层/传输层
保证端到端的连接，建立跨网络之间的数据可靠传输；端到端的流量控制和差错控制。
数据形式：报文
5、会话层
进程到进程间的建立、管理、维持、协调会话。
6、表示层
处理数据表示形式或代码的变换。
7、应用层
使应用程序能够在不同计算机的网络应用服务之间传递信息。
数据形式：报文

IP地址：四字节，32位二进制位。

Internet参考模型

四层：子网层、互联网层（运行IP协议）、运输层、应用层。
Internet运输层的协议：TCP和UDP。前者提供面向连接的服务，后者提供无连接的服务。
TCP提供有序、可靠的数据传输服务。
UDP数据传输服务效率更高。

TCP/IP实现模型
子网层（数据链路层和物理层）：网络接口卡NIC
互联网层：IP、ICMP、ARP
运输层；TCP、UDP
应用层：HTTP、FTP、Socket等。