计算机网络（第7版） 第1章 概述

1.前言

之前停止写博客快两个月了，人不忙着，也很无聊，找点事做。

当然，也不能是特别难的，入门级就好，像tensorflow/pytorch，还是没有大的突破。

 

2.三大类网络

电信网络：主要提供电话、电报以及传真等服务；

有限电视网络：主要提供各种电视节目服务；

计算机网络（互联网）：主要提供数据文件传送服务。

 

3.网络的网络

计算机网络由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。

 

4.互联网基础结构发展的三个阶段

第一个阶段：

从单个网络arpanet向互连网发展的过程。

单个网络即所有连接在arpanet的主机都直接与就近的结点交换机相连，这样结点交换机的通信压力很大。

第二个阶段：

nsfnet网，这是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

第三个阶段：

多层次isp结构的互联网。

isp，又称为互联网服务提供商，国内有名的是中国电信、中国移动、中国联通。

isp可以从互联网管理机构申请很多ip地址，互联网上的主机都必须有ip地址才能上网，大isp自己建造通信线路，小isp则向电信公司租用通信线路。

根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的ip地址数码的不同，isp也分为不同层次的isp：主干isp、地区isp、本地isp。

随着互联网上数据流量的急剧增长，人们开始研究如何更快地转发分组，以及如何更加有效地利用网络资源，于是互联网交换点ixp（internet exchange point）应运而生。

 

5.互联网的组成

从工作方式上看，分为两大部分：

1）边缘部分：由所有连接到互联网的主机组成，这部分由用户直接使用。

2）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）。

 

6.计算机通信

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：

1）客户-服务器方式（client/server）

客户是服务请求方，服务器是服务提供商（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）。

2）对等连接方式（p2p, peer-to-peer）

指两台主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件（p2p软件），它们就可以平等的、对等的通信，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

 

7.互联网的核心部分

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（但不叫主机）。路由器是实现分组交换的关键部件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

从通信资源的分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

1）电路交换

这种必须经过“建立连接（占用通信资源）-> 通话（一直占用通信资源） -> 释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式，称为电路交换。

其线路传输的效率往往很低，因为已被用户占用的通信资源在绝大部分时间里都是空闲的。

2）分组交换

分组交换则采用存储转发技术。

通常我们把要发送的整块数据称为一个报文（message）。

在发送报文前，先把较长的报文划分称为一个个更小的等长数据段，例如，每个数据段为1024bit。

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（header）后，就构成了一个分组（packet）。分组又称为“包”，分组的首部也可称为“包头”。

分组是在互联网中传送的单元。

分组中的“首部”是非常重要的，正是由于分组的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一个分组才能在互联网中独立地选择传输路径，并被正确地交付到分组传输的终点。

 

在互联网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对低速率的链路相连接。

位于网络边缘的主机和位于网络核心部分的路由器都是计算机，但它们的作用却很不一样。主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息，路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

路由器收到一个分组，先暂时存储一下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息，以便创建和动态维护路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新。

这里要注意，路由器暂时存储的是一个个短分组，而不是整个的长报文，短分组是暂存在路由器的存储器（即内存）中而不是存储在磁盘中。从而保证了较高的交换速率。

还有，分组在传输时一段一段地断续占用通信资源，省去了建立连接和释放连接的开销，因而数据的传输效率更高。实质上是采用了在数据通信的过程中断续（或动态）分配传输宽带的策略，这对传送突发式的计算机数据非常合适，使得通信线路的利用率大大提高了。

3）电路交换、报文交换、分组交换三者的区别

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）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

由上图可知，若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快；报文交换和分组交换不需要预先分配传输宽带，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率；由于一个分组的长度远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

 

8.计算机网络

1）计算机网络的定义

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功能。

2）体系结构

3）五层协议中数据的传递过程

其中，H5是应用层，H4是运输层，H3是网络层，H2是数据链路层，H1是物理层。

4）tcp/ip体系结构

 

本章小结