计算机网络（第一章）

第一章计算机网络概述

1. 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。

2. 特点:

连通性：不同上网用户之间交换信息；
共享：资源共享；

3. 互联网和互连网的区别:

	互联网 (Internet)	互连网(internet)
相似之处	网络的网络	网络的网络
不同之处	特指遵循 TCP/IP 标准，利用互联网协议设计计算机网络互连的一个整体系统的特定的互连网	指涉及不同类型计算机网络互连而成的网络
	使用 TCP/IP	除了 TCP/IP，还可以使用其他协议
	是一个专有名词	是一个通用名词

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（an internet），而不是互联网（the Internet).

4. 互连网基础结构发展三个阶段：

第一阶段：从单个网络ARPA net向互联网发展的过程。
第二阶段：建成三级结构的互联网(主干网、地区网和校园网(企业网))

第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构 （Internet Service Provider）的互联网，只要交纳ISP规定费用，可以通过ISP连接互联网

IXP(Internet Exchange Point)，互联网交换中间为不同的骨干网之间提供通道，方便网络空间互连、交换流量和资源的服务场所

5. 互联网的组成：

在这里插入图片描述

边缘部分：由所有连接在互联网的主机组成（由用户直接使用，用来通信和资源共享）
- 端系统：连接互联网上的主机（手机、电脑、大型计算机）
- 端系统拥有者：个人、单位（学校，企业。。。）
- 端系统通信：主机A的某个进程与主机B上另一个进程进行通信。
- 端系统之间通信分为两大类：
  - 客户-服务器方式（C/S方式，Client/Server）：客户端必须知道服务端的地址，不需要复杂的OS和特殊硬件。服务端反之。
  - 对等方式（P2P方式，Peer to Peer）：两个主机平等、对等都连接通信，即主机既是服务器也是客户。
核心部分：由大量的网络和连接网络的路由器组成（提供连通性和交换）
- 核心部分：路由器（实现分组交换关键构件，负责转发收到的分组）
- 典型交换技术：
  - 电路交换：N部电话机两两连接需要N(N-1)/2对电线，足够多时使用交换机完成全网任务，且必须是面向连接的。
    - 三个阶段：
      - 1.建立连接：建立一条物理通路；
      - 2.通信：主叫和被叫双方互通电话；
      - 3.释放连接：释放刚才使用的物理通路；
    - 特点：
      - 计算数据具有突发性；
      - 通信线路利用率低；
    - 优点：
      - 低延迟：一旦建立连接，数据传输延迟较低，适合实时通信。
      - 稳定的带宽：为每个连接分配固定带宽，保证了传输质量。
      - 数据顺序保证：数据包按顺序到达，不会出现乱序问题。
    - 缺点：
      - 资源浪费：在通信过程中，如果没有数据传输，资源会被闲置。
      - 建立连接时间长：在开始传输之前需要建立连接，增加了启动时间。
      - 不适合突发负载：对于突发性数据流，资源分配不够灵活。
  - 报文交换
    - 优点：
      - 灵活性高：报文可以被不同的路径传输，不需要预先建立连接。
      - 资源利用率高：网络资源可以被多个用户共享，避免了电路交换中存在的闲置时间。
      - 适应性强：可以处理不同大小的数据报文，适应性较强。
    - 缺点：
      - 延迟较大：每个报文可能需要经过多次路由，因此延迟较高。
      - 开销大：每个报文都需要添加头信息，增加了额外的开销。
      - 不保证交付：报文可能会丢失或乱序到达。
  - 分组交换 ：采用存储转发技术，发送端处将较长报文划分为短、固定长的数据端。
    - 分组交换网以“分组”作为数据传输单元，且依次在每一段加入首部（含目的地址等）；
    - 优点：
      - 高效：动态分配传输带宽，通信链路是逐段占用；
      - 灵活：为每段选择合适的转发路由；
      - 迅速：不先建立连接就能向其他主机发送分组；
      - 可靠：依靠可靠的网络协议，分布式路由；
    - 缺点：
      - 转发时要排队，造成一定时延；
      - 分组必须携带首部，造成开销；
      - 可能丢包;
- 三种交换比较：
  - 连续传送大量数据，且传送时间远大于连接时间，电路交换传输速率快；
  - 报文交换与分组交换不需要预习分配带宽，处理突发数据可提高网络信道利用率；
  - 由于分组长度远小于报文，分组交换比报文交换的时延小，灵活高

6.网络分类

范围：
- 广域网
- 城域网
- 局域网：校园网等
- 个人区域网：大概是手机发起文件共享的距离
使用者：
- 公用网：按规定交纳费用的人
- 专用网：特殊业务工作，如校园网等。
接入网（AN）：接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（也称为边缘路
由器）之间的一种网络

7.性能指标

速率：即数据传输速率，也称数据率或者比特率
- 单位：bit/s 、kbit/s、Mbit/s、Gbit/s （单位的跨度是以10的3次方）
- 速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。
带宽：分为频域称谓 或者时域称谓。即一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高。
吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量，受带宽或网络额定速率限制
时延（延迟、迟延）：数据从网络一段到另一端所需时间
- 组成：
  - 发送时延（传输时延）
  - 传播时延
  - 处理时延
  - 排队时延
- 注意：
- 四种时延产生地方
- 常见时延的概念：
  - 时延带宽积（即链路的大小）
- 往返时间RTT（round-trip time）：表示的是从发送方到接收方之间经历的时间，其间包括中间节点处理的各种时间。（使用卫星通信，往返RTT相对较长）
- 利用率：
  - 信道利用率：有数据通过则信道有被利用，完全空闲时利用率为0。（其利用率并非越高越好，当越大时，其引起的时延也越大）
  - 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。