网络的发展及体系结构

一：网络介绍

如图说明：

 

1.1、计算机网络在信息时代的作用            

计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施

计算机网络已经像水，电，煤气这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分

 

我国互联网发展状况

 

 

 

1.2、因特网概述                                      

1、网络、互连网（互联网）和因特网        

 网络：网络（Network）由若干结点（Node）和连接这些结点的链路（Link）组成。

                   

 

互连网（互联网）：多个网络通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网

（互联网）。因此，互联网又称为“网络的网络（Network of Networks）”。

 因特网：因特网（Internet）是世界上最大的互连网络（用户数以亿计，互连的网络数以百万计）。

 

2：Internet与Internet的区别

internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。

Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互连而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信，这样构成的是一个互连网(internet) ，而不是互联网(Internet)。

3:因特网发展的三个阶段

 

4:  因特网服务提供者ISP ( I nternet S ervice P rovider)

 

 

普通用户是如何接入到因特网的呢？

答：通过ISP接入因特网

ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备。任何机构和个人只需缴纳费用，就可从ISP的得到所需要的IP地址。

因为因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信，这样就可以通过该ISP接入到因特网

 

5:中国的三大ISP ：中国电信，中国联通和中国移动

6:基于ISP的三层结构的因特网 

简化版：

 一旦某个用户能够接入到因特网，那么他也可以成为一个ISP，所需要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备，让其他用户可以和他相连。 

 

1.3、因特网的标准化工作 

因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。

因特网在指定其标准上的一个很大的特点是面向公众。

因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载；任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。

因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。

因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发；因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化；因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。

 

 

制订因特网的正式标准要经过一下4个阶段：

1. 因特网草案（在这个阶段还不是RFC文档）
2. 建议标准（从这个阶段开始就成为RFC文档）
3. 草案标准
4. 因特网标准

1. 4、因特网的组成

边缘部分

由所有连接在因特网上的主机组成（台式电脑，大型服务器，笔记本电脑，平板，智能手机等）。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、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）。

 

路由器是一种专用计算机，但我们不称它为主机，路由器是实现分组交换的关键构建，其任务是转发收到的分组，这是网络核心最重要的部分。

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 (end system)。端系统在功能上可能有很大的差别：

1. 小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头。
2. 大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。

端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个ISP。

补充：

端系统之间通信的含义

“主机 A 和主机 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”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。

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： 

客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户 - 服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

 服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

 对等连接方式：

对等连接 (peer-to-peer，简写为 P2P ) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

只要两个主机都运行了对等连接软件 ( P2P 软件) ，它们就可以进行平等的、对等连接通信。

双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

1.5 计算机网络的定义和分类

定义：

计算机网络的精确定义并未统一

计算机网络的最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合。

互连：是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信；

自治：是指独立的计算机，他有自己的硬件和软件，可以单独运行使用；

集合：是指至少需要两台计算机；

计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些通用的，可编程的硬件（一定包含有中央处理机CPU）互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（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，并能支持广泛的和日益增长的应用。

计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件。

计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用）。

 

 分类：

1.按交换技术分类：

电路交换网络报文交换网络分组交换网络按使用

2.者分类：

公用网专用网按传输介

3.质分类：

有线网络无线网络 

4.按覆盖范围分类：

 4.1：广域网WAN（Wide Area Network）

作用范围通常为几十到几千公里，因而有时也称为远程网（long haul network）。广域网是互联网的核心部分，其任务是通过长距离（例如，跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。

4.2：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  局域网

4.3：局域网LAN

一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上范围较小

 

4.4：个域网PAN

就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。

 按拓扑结构分类：

1.总线型网络：

 2.星型网络：

3. 环形网络：

4.网状型网络：

 1.6计算机网络的性能指标

速率

 

带宽

 

吞吐量：

 

带宽1 Gb/s的以太网，代表其额定速率是1 Gb/s，这个数值也是该以太网的吞吐量的绝对上限值。

因此，对于带宽1 Gb/s的以太网，可能实际吞吐量只有 700 Mb/s，甚至更低。

注意：吞吐量还可以用每秒传送的字节数或帧数表示

 

 时延：

时延时指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。

网络时延由几部分组成：

发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

 传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理

排队时延：

分组在进过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。

 

1.7 计算机网络体系结构                          

1、常见的计算机网络体系结构 

 

如今用的最多的是TCP/IP体系结构，现今规模最大的、覆盖全球的、基于TCP/IP的互联网并未使用OSI标准。

TCP/IP体系结构相当于将OSI体系结构的物理层和数据链路层合并为了网络接口层，并去掉了会话层和表示层。

TCP/IP在网络层使用的协议是IP协议，IP协议的意思是网际协议，因此TCP/IP体系结构的网络层称为网际层

 

在用户主机的操作系统中，通常都带有符合TCP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族。

而用于网络互连的路由器中，也带有符合TCP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族。只不过路由器一般只包含网络接口层和网际层。

 

 

IP协议（网际层）可以将不同的网络接口（网络接口层）进行互连，并向其上的TCP协议和UDP协议（运输层）提供网络互连服务

而TCP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供可靠的传输服务。

UDP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供不可靠的传输服务。

TCP/IP体系结构中最重要的是IP协议和TCP协议，因此用TCP和IP来表示整个协议大家族。 

 

 

教学时把TCP/IP体系结构的网络接口层分成了物理层和数据链路层

 2、计算机网络体系结构分层的必要性

 物理层问题：

 

这图说明：

第一，严格来说，传输媒体并不属于物理层计算机传输的信号，并不是图示的方波信号 这样举例只是让初学者容易理解

 数据链路层问题：

 网络层问题：

 运输层问题：

 

如何标识与网络通信相关的应用进程：一个分组到来，我们应该交给哪个进程处理呢？浏览器进程还是QQ进程

 

 

应用层该用什么方法（应用层协议）去解析数据

 总结：