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计算机网络01

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第1章 概述

1.1 计算机网络在信息时代的作用

​ 21世纪数字化、网络化、信息化，形成以网络为核心的信息时代。

​ 三大类网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络

​ 互联网两个基本特点：连通性和共享

  • 连通性：不论多远，都可便捷地交换各种信息
  • 资源共享：信息共享、软件共享、硬件共享

1.2 互联网概述

​ 计算机网络由若干节点( node )和连接这些节点的链路( link )组成。

  • 节点：计算机、集线器、交换机、路由器等

​ 网络把许多计算机连接在一起，互连网把许多网络通过路由器连在一起。与网络相连接的计算机称为主机。

​ 互联网发展的三个阶段：

  1. 由 ARPANET 向互连网发展。 20 世纪 70 年代， APRA 开始研究多种网络互连的技术，称为互联网的雏形。 1983 年 TCP/IP 成为 ARPANET 上的标准协议，互联网诞生。 1990 年 ARPANET 关闭。
    • internet （互连网）：指多个网络连接而成的网络
    • Internet （互联网）：专有名词
  2. 第二阶段特点是建成了三级结构的互联网。分为主干网、地区网和校园网（企业网）。
  3. 第三阶段特点是形成了多层次 ISP 结构的互联网。 ISP 译为互联网服务提供商。

​

​ 计算机网络的分类：

  • LAN （局域网）
    • 特点
      • 作用范围小
      • 多用户访问
      • 高速度
      • 错误率可控
    • 设备
      • Hub （集线器）：多端口中继器
      • Bridge （网桥）：
      • Switch （交换机）：
      • Router （路由器）：分组交换，转发收到的分组
  • WAN （广域网）
    • 特点
      • 作用范围大
      • 通过链路传输
      • 速度相对较低
      • 错误率较难控制
    • 设备
      • Router （路由器）：
      • Modem CSU/DSU TA/NT1

Boring！

1.3 互联网的组成

  • 互联网的组成：

    • （1）边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成，是用户直接使用的部分。主机又称为端系统（end system）

    • （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。

  • 端系统间通信方式：客户-服务器模式 and 对等连接方式

    • 客户(client)-服务器(sever)模式（C/S模式）
      • 客户是服务请求方，服务器是服务提供方
    • 对等连接方式（P2P）
      • 并不区分服务请求方与服务提供方
  • 电路交换主要特点：
    • 建立连接 → 通话 → 释放资源
    • 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
    • 传输效率较低
  • 分组交换主要特点：
    • 采取存储转发技术
    • 发送的整块数据成为报文(message)
    • 发送之前，先将报文划分成一个个更小的等长数据段，加上必要控制信息组成的首部(header)或包头，构成一个分组(packet)或包。
    • 主机进行信息处理，路由器用来转发分组，即进行分组交换。

1.5 计算机网络的类别

  • 按照网络的作用范围分类：

    • 广域网 WAN ：
    • 域域网 MAN ：作用范围一般是一个城市。可以为一个或几个单位所有，也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连。
    • 局域网 LAN ：
    • 个人区域网 PAN：把属于个人的设备用无线技术连接起来

  • 按网络使用分类：

    • 公用网(public network)
    • 专用网(private network)
  • 用来把用户接入到互联网的网络：
    • 接入网 AN：又称本地接入网或居民接入网。

1.6 计算机网络的性能

1.6.1 性能指标
  • 速率：数据传送速率，也成为数据率或比特率。提到网络速率，往往指额定速率，而非运行速率。单位 bps 。
  • 带宽：
    • 信号具有的频带宽度，单位是赫兹，表示某信道允许通过的信号频带范围。
    • 网络中某通道传输数据的效率，即最高数据率，单位是 bps 。
  • 吞吐量：表示单位时间内通过某个网络的实际数据量
  • 时延：数据从网络一端传送到另一端的时间，组成：
    • 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需时间
    • 处理时延：
    • 排队时延：数据帧进入路由器后需排队等待处理，等待的时间成为排队时延
    • 传播时延：信道中传播的时间
  • 时延带宽积： 传播时延与带宽乘积
  • 往返时间 RTT ：数据在信道中往返一次所需时间
  • 利用率：

1.7 计算机网络体系结构

1.7.1 OSI 七层协议
  • 物理层：管理通信设备和网络媒体之间的互联互通，规范链接的电气和功能规格。
  • 数据链路层：通过物理链接提供数据传输链路。
  • 网络层： 在两终端之间进行路径选择。
  • 传输层：负责网络中端到端的网络通信，为虚拟电路的建立、维护、终止，传输故障检测及恢复，以及信息流的控制提供机制。
  • 会话层：创建、管理和维护会话。同步表示层实体间的会话并管理其间的数据交换。提供高效的数据传输、服务类别以及会话、演示及应用层的异常报告功能。
  • 演示层：保证不同系统的信息交换，涉及数据编码、格式转换、数据加密。将多种数据格式转化成通信中采用的标准表示形式。
  • 应用层：OSI 协议最高层，离用户最近，为用户应用程序提供网络服务，不为其它层提供服务。
1.7.2 五层协议的体系结构
  • 应用层：通过进程间的交互来完成特定网络应用，交互数据称为报文。不同网络应用需要有不同的应用层协议。
  • 运输层：主要使用两种协议： TCP、UDP 。
  • 网络层：把运输层产生的报文段或数据封装成包或分组进行传送。由于网络层使用 IP 协议，因此分组也叫 IP 数据报。
  • 数据链路层：将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，每一帧包括数据和必要的控制信息。
  • 物理层：上传数据单位为比特。
1.7.3 TCP/IP 四层协议