计算机网络原理--第一章 计算机网络概述

1.1 计算机网络起源

一、经典通信模式

1. 电路交换技术
   • 特点：
     1. 保密性差
     2. 稳定性差
     3. 快速实时性好
2. 报文交换技术
   • 特点：
     1. 保密性差
     2. 稳定性好
     3. 快速实时性差

3. 分组交换技术

   • 主要思想：存储转发
     1. 首先将完整的消息报文分成许多具有收发地址的小分片
     2. 每一个分片可以分别通过存储-转发的方法向目的地转发
     3. 在目的地，所有的小分片重新组合成完整的消息报文
   • 特点：
     1. 保密性好
     2. 稳定性好
     3. 快速实时性好

1.2 计算机网络定义与分类

一、定义

具有独立功能的计算机或其他设备，用一定通信设备和介质互相连接起来，能够实现数据通信和资源共享的系统。

• 特征
  • 数据通信：计算机及设备之间的数据传输
  • 资源共享：软件、硬件和数据资源的共享

二、分类

按照规模分类

• LAN：局域网（Local Area Networks），比如校园网
• WAN：广域网（Wide Area Networks），比如跨省网络、跨国网络
• MAN：城域网（Metropolitan Area Networks），比如规模较大的城市网络
• PAN：个人网（Personal Area Network），比如笔记本、手机、蓝牙设备、红外设备等连城的网络
• BAN：体域网（Body Area Network），比如可穿戴设备连成的网络

按照服务分类

• 公用网（Public Networks）
• 专用网（Private Networks）

按照网络拓扑结构分类

拓扑（Topology）：网络中结点的物理或逻辑的位置

• 总线拓扑（Bus）：任意节点可以通过总线进行相互通信，节点故障不影响整体网络。典型代表：经典以太网。
• 环形拓扑（Ring）：每个节点接收转发邻近节点发来的数据，结构简单，节点负荷重，可靠性低。典型代表：令牌环网。
• 星型拓扑（Star）：任意节点数据通信需要经过中央节点转发，中央节点负荷重。结构简单，便于管理，目前应用最广泛，但存在中心瓶颈问题。
• 树形拓扑（Tree）：星型拓扑结构的扩展，通过多级中心转发设备构成层次网络结构，同样存在中心瓶颈问题。
• 网状拓扑（Mesh）：任意两个节点之间都有多条通信链路，可靠性好，但路由选择复杂，代价高。

1.3 计算机网络体系结构

一、OSI参考模型

OSI：开放系统互联（Open System Interconnection）

著名的OSI七层结构

• 应用层：为用户提供服务或应用程序，如收发邮件、网页浏览、QQ等
• 表示层：将用户请求转换为符合OSI的语法形式
• 会话层：会话的建立、管理和释放
• 运输层：端到端（end to end）地传输报文
• 网络层：以分组报文为单位，进行分组打包处理和分组路由选择
• 数据链路层：以数据帧为单位无差错的数据传输
• 物理层：传输0、1比特（bit）信号

OSI通信过程

OSI模型中的基本概念

• 协议：是控制两个对等层进行通信的规则集合，也就是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

• 服务：服务是上下层之间相互调用的原语和接口函数集合。

• 协议是水平的，传送的数据单位称为PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）

• 服务是垂直的，传送的数据单位称为SDU（Service Data Unit，服务数据单元）

二、TCP/IP协议模型

是许多协议的集合，包含了100多个协议，其中最著名的是TCP传输控制协议和IP网际网协议，得名TCP/IP协议。

TCP/IP四层协议

• 一切基于IP协议

OSI参考模型和TCP/IP协议模型对比

为了与OSI模型对照，实际使用中又可以看做五层协议

	TCP/IP协议模型	OSI参考模型
出现时间	1976年	1983年
出现形式	先出现产品，后出现协议标准	先出现协议标准，却没有产品
设计特点	设计之初存在很多缺陷和问题，也没有区分开服务和协议，但却成为事实上的协议标准	模型设计完美，但却仅仅称为理想的协议参考模型

TCP/IP协议模型数据传送