计算机网络快速入门--1--概述篇

计算机网络能给人们带来很好的连通性和资源共享。

因特网

一个简单的网络则是由应该集线器加几台电脑连接而成的，一个一个的网络通过路由器集成起来就成了因特网。

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随着因特网的发展，慢慢的发展到了多层ISP结构的因特网，ISP也就是因特网的服务供应商，ISP可以向因特网管理机构申请到一组一组的IP地址。

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因特网由两部分组成个，边缘部分，核心部分
边缘部分，主要是用户主机构成
核心部分，主要由网络+路由器构成

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计算机的通信方式又可分为两种，一种是C/S方式，另一个中是对等方式(P2P)方式
C/S方式为服务器-客户端的模式，这种模式的好处在于，服务器不需要知道客户端的地址，可以同时向多个用户机提供服务。
p2p对等方式为客户机同时兼服务器和兼客户机，能够相互提供服务。

因特网的三种交换机制

1、电路交换，这种交换的特点是，直接将两个客户机通过线路相连，当当个客户机联通的时候，一直占用着线路资源，另外的用户请求这两个用户之一时，就会出现无法连接的情况，这也就是为什么我们打电话，别人在打的时候，你打过去提示在忙的原因了。

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报文交换，报文交换是将整个报文一次发送出去，并添加首信息，首信息主要包含接收地址和发送地址。包装好之后，将其发送到路由器，然后路由器找到合适的下一个路由器的地址，将其发送下一个路由器，然后将依次类推，直到发送给目标地址，这要做的好处，不需要实现建立连接，但是当数据量较大的时候，占用着路由器的发送位置，导致网络堵塞。这些信息存储在路由器的内容中，在发送的时候，也还要考虑路由器的内存的大小，当然这种方式在现在已经很少使用了。

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分组交换，将一个报文拆分成很多部分，每个部分我们称为分组，分多次发送，这样就解决了报文交换带来的某些问题，同时在传输的过程中动态分配带宽，在传输上为每一个分组独立转发路由，更加灵活，它继承了报文交换的不需要实现建立连接的特点，这一点能更加迅速的发送报文。分布式多路由，能够使网络有很好的生存性。
但是分组交换也存在一些问题，例如，在路由器存储转发的时候需要排队，这就会造成一定的延迟，同时，由于没有建立连接，所以无法确定在通信时所需的带宽，换句话说，我传多大的资源都不知道，无法贸然给一个带宽来传输资源。

很明显，分组交换的效率更高，用时更短了。

计算机网络中的性能

衡量计算机网络性能的主要指标有速率、带宽、吞吐量、延时、延时带体积、往返时间RTT、利用率。

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速率主要看使用的物理线路是什么材料，电磁波在光纤中的传播速率为2x10^5b/s，在铜线中的传播速率为2.3x10^5b/s。

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带宽、带宽的大小决定你最多一次能接收或者传输多大的数据，当然带宽还可分为接收的带宽和传输的带宽，就像一根管道的接口有多大一样，你管道再大，最终接收的流量还是与接口的大小有关。但是值得注意的是如果说带宽100M，这里的M是1000x1000，而不是1024x1024，应该与计算机中的M区别开来。

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单位时间内，通过某个网络（信道）的流量大小。

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时延，，数据帧长度/发送速率，如果一个100M的数据，那么发送延迟时间为100*1024*1024/(1000*1000)
传播时延，也就是在传播过程中所需时间，例如1000km的光纤，那么所需要的时间为1000*1000/(2*10^5)
处理时延，主机或者路由器收到分组要花一定时间处理。例如找到合适的路由器数据校验等等
排队时延，分组在经过网络传输时，要经过许多路由器，当分组到达路由器时，要先在输入队列中排队处理。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
不能笼统的说数据发送速率越高，传输就越快，从上面的公式可以看出，总时延受到多个因素影响，不能通过只改造一方面就一定能说能传得快，因为有可能这方面在整个传输的速率上影响是极小的。就例如你要传1G的东西，和1M东西，无论你怎么改善中间的物理线路，影响都是微乎其微的。

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时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
例如，某段链路的传播时延为20ms，带宽为10M/s，算出时延带宽积为20x10^-3 x 10 x 1000 x 1000 = 2 x 10^5，这就表示在发送的第一个比特到达终点时，发送端就已经发送了2 x 10^5bit了。

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往返时间RTT，它表示从发送方发送数据开始到发送发收到对方的确认所需的时间，对于尚需例子，RTT = 40 ms，这里只讲传播时延计算在内，在互联网中，还包括处理时延和排队时延。

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利用率，利用率分为网络利用率和有信道利用率，网络利用率则是有信道利用率的加权平均值，根据排队理论，利用率并不是越高越好，这就好比在高速公路上，车辆越多反而更容易增加交通堵塞，ISP一般都为了确保网络利用率在50%以下，都会限制客户的装机数量，或者增加物理线路。
D = D0/ (1 - U) ，D为当前网络时延，D0表示空闲网络的时延。

协议与划分层次

协议三要素
语法，格式和结构
语义，控制信息，要先做什么
同步，即事件实现顺序，流程控制

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计算机网络分层能带来一系列的好处，这样能够可以更方便来维护，我们在更改某一层的时候，整个架构不用改变，同时能细分每个问题。
那么具体来说OSI可分为七层协议体系结构

应用层、表示层、会话层

这一层主要为某一层程序的通信定义一种规则，例如万维网的HTTP协议，电子邮件的SMTP协议等等。这个主要特定于某一程序上的协议。

运输层

运输层是两台主机中进程之间的通信提供通用传输数据服务。
同时，运输层为应用层提供服务。
传输控制协议，TCP协议，提供面向连接、可靠的数据传输服务，例如，QQ登录。
UDP协议，提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，比如，游戏中传输玩家坐标。

网络层

网络层主要做两个事情，它服务于运输层，负责将数据分组或者打包，然后赛选合适的路由来进行传输，所以这里，负责控制ip。

数据链路层

这一层负责将网络层传输下来的数据组装成帧，并且添加控制信息，包括同步信息，地址信息，差错控制等等。

物理层

将数据转换层bit，也就是1，0，同时值得注意的是，光缆，电缆等等通信线路不算是物理层。