计算机网络学习笔记（一）--概述

第一节因特网概述及其组成

一、 网络的作用及其形式

a) 网络的作用
i. 21世纪 数字化 网络化 信息化，以网络为核心的信息化时代
ii. 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础
iii. 三网：电信网络、有线电视网络和计算机网络
iv. 发展最快且核心作用是计算机网络
b) 因特网（Internet）的发展
i. 从教育科研到商业
ii. 仅次于全球电话网的第二大网络
c) 网络的组成
i. 网络是由若干结点和连接这些结点（node）的链路（link）组成
ii. 互联网是网络的网络（network of networks）
iii. 连接在互联网上的计算机称为主机（host）
iv. 网络把许多计算机连接在一起
v. 因特网把许多网络连接在一起
d) 网络的形式

e) 向用户提供的服务
i. 连通性：计算机网络使上网用户之间都可以交换信息
ii. 共享：资源共享 信息共享 软件共享 硬件共享

二、 因特网的发展及其标准化工作

a) 因特网的发展
i. 第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。1983 TCP/IP
ii. 第二阶段：三级结构的因特网 主干网 地区网 校园网（企业网）
iii. 多层次ISP（Internet Service Provider）结构的因特网

b) 因特网的标准化工作

c) 正式标准的四个阶段
i. 因特网草案（Internet Draft）
ii. 建议标准（Proposed Standard） RFC文档
iii. 草案标准（Draft Standard）
iv. 因特网标准（Internet Standard）

三、 因特网的组成

a) 从工作方式上看
i. 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
ii. 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

b) 因特网的边缘部分
i. 处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。又称为端系统
ii. 主要实现数据处理
c) 因特网的核心部分
i. 处在因特网核心的部分是连接网路的路由器
ii. 主要实现数据传送
d) 两种通信方式
i. 客户服务器方式（C/S）Client/Server方式
1. 客户和服务器都是指通信中设计的两个应用进程
2. 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系
3. 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方

4. 客户软件的特点
a) 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器请求服务。客户程序必须知道服务器程序的地址
b) 不需要特殊的硬件和复杂的操作系统
5. 服务器软件的特点
a) 一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求
b) 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等等并接受来自各地的客户的通信请求。服务器程序不需要知道客户程序的地址
c) 需要强大的硬件和高级的操作系统支持
ii. 对等方式（P2P方式）Peer to Peer方式
1. 指两个主机在通信是并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方
2. 只要两个主机都运行了对等连接软件，它们就可以进行平等的、对等连接通信
3. 双方都可以下载已经存储在硬盘中的共享文档
4. 对等连接方式的特点：从本质上看仍然是使用客户服务器方式，知识对等连接中的每一个主机及时客户又同时是服务器

e) 因特网的核心部分
i. 网络核心部分是因特网中最复杂的部分
ii. 网络中的核心部分要想网络边缘中大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（传送或接受各种形式的数据）
iii. 网络核心部分起特殊作用的是路由器
iv. 路由器是实现分组交换的关键构件，任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。也是路由器的重要任务
f) 交换的含义
i. 转接—把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来
ii. 按照某种方式动态地分配传输线路的资源
g) 分组交换
i. 在发送端，把较长的保温划分成较短的、固定的数据段
ii. 添加首部构成分组
iii. 分组交换的传输单元（分组指首部+数据段）
1. 分组交换网以“分组”作为数据传输单元
2. 一次把各分组发送到接收端
iv. 分组首部的重要性
1. 每一个分组的部首都含有地址等控制信息
2. 分组交换网中的节点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机
3. 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地
v. 因特网的核心部分
1. 因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分
2. 在因特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较低速率的链路相连接
3. 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机同网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的

vi. 路由器
1. 在路由器中的输入和输出端口直接没有直接连线
2. 路由器处理分组的过程是
a) 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）
b) 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发
c) 把分组送到适当的端口转发出去
3. 与主机的作用的不同
a) 主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组
b) 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机
vii. 分组交换的优点
1. 高效：动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用
2. 灵活：以分组为传送单位和查找路由
3. 迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组
4. 可靠：保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议是网络有很好的生存性
viii. 分组交换的缺点
1. 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延
2. 分组必须携带的首部也造成了一定的开销

第二节计算机分类及其性能

一、 计算机网络的分类

a) 计算机网络的不同定义
i. 最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、资质的计算机的集合
ii. 因特网是网络的网络
b) 几种不同的类别的网络
i. 不同作用范围的网络
1. 广域网WAN
2. 城域网MAN
3. 局域网LAN
4. 个人区域网PAN
ii. 从网络的使用者进行分类
1. 公用网
2. 专用网

二、 计算机网络的性能

a) 速率
i. 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位
ii. 比特是二进制数字中的一个1或0
iii. 速率即数据率或比特率是计算机网络在最重要的一个性能指标。单位是b/s kb/s Mb/s Gb/s
iv. 速率往往是制定速率或标称速率
b) 带宽
i. 带宽（bandwidth）原本指信号具有的频带宽度，单位是赫（千赫、兆赫等）
ii. 带宽现在是数字信道所能传送的最高数据率，单位是比特每秒，b/s
iii. 常用的带宽单位
千比每秒 kb/s 103b/s
兆比每秒 Mb/s 106b/s
吉比每秒 Gb/s 109b/s
太比每秒 Tb/s 1012b/s
c) 吞吐量
i. 吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（信道、接口）的数据量
ii. 更经常地用于对现实时间中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能通过网络
iii. 吞吐量收网络的带宽或网络的额定速率的限制
d) 时延（delay latency）
i. 传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间
ii. 从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间

iii. 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
iv. 信号传输速率和在信道上的传播速率是完全不同的概念

v. 处理时延 交换结点为存储转发儿进行一些必要的处理所花费的时间
vi. 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延
vii. 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量
viii. 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延
e) 时延带宽积
i. 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度
ii. 时延带宽积 = 传播时延  带宽
f) 利用率
i. 信道利用率指某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的心得的利用率是0
ii. 网络利用率则是全网络信道利用率的加权平均值
iii. 信道利用率并非越高越好
g) 计算机网络的非性能特征
费用 质量 标准化 可靠性 可扩展性和可升级性 易于管理和维护