计算机网络原理整理（计算机网络概述）
计算机网络的定义
计算机网络是利用通信设备与通信链路或者通信网络，互联位置不同、功能自治的计算机系统，并遵循一定的规则事项的计算机系统之间的信息交互。
概括：计算机网络是互联的、自治的计算机的集合。
计算机网络的分类
按地理范围（广域网，城域网，局域网）
按传输介质（双绞线，同轴电缆，光纤，无线网）
按拓扑结构分（星，环，总线，树，网）
按使用网络的对象（公用网，专用网）
按网络传输技术 （广播式，点到点式）
按传输速度（低速网络和高速网络）
按逻辑功能可分为（资源子网和通信子网）
Internet的核心部分
网络核心部分是Internet中最复杂的部分，主要作用是数据转发，由通信链路互联的分组交换设备构成。
网络核心部分器特殊作用的是路由器
路由器是实现分组交换的关键
数据交换技术的分类
电路交换（circuit switching）
在电路交换网络中，首先需要通过中间交换节点为两台主机间建立一条专用的通信线路，称为电路，然后在利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路。
优点：实时性高，时延小，适用于交互通信
缺点：对突发性通信不适应，线路利用率较低；无存储数据能力；无数据转换能力；无差错控制能力。
报文交换（message switching）
以报文为单位在交换网络各节点之间以存储-转发方式传送
优点：不需要建立连接，只有当报文被转发时才占用相应的信道
缺点：交换节点需要缓冲存储，报文需要排队，增加了时延
分组交换（packet switching）
将完整报文拆分为若干个分组，每次传输一个分组，交换节点每次接收一个分组，当一个分组完全接收完成后开始转发，各节点之间以存储-转发方式传送
优点：高效，灵活，迅速，可靠
缺点：分组长度与延时时间的平衡不好 分组长度与码率的平衡不好
网络性能指标
带宽 原本是指信号具有的频带宽度单位是Hz，现在也作为数字信道所能传送的“最高数据率”单位是bp/s（bps）带宽代表数字信号的发送速率，也叫吞吐量。
（速率（bps），带宽（Hz）可以是同一个，因单位的不同而不同）
时延
总时延=发送时延+传播时延+处理时延（一般忽略）
发送时延=数据块长度/信道带宽
传播时延=信道长度/信号在信道上的传播速率
时延带宽积=传播时延带宽
往返时延RTT：表示从发送端发送开始，到发送端收到来自接收端的确认，一共经历的时延
电路交换时延
链路建立延时+链路延时时间（链路数每个链路延迟时间）+数据传输时间（数据总长/数据传输率）
分组交换时延
链路延迟时间+分组传输时间分组数+中间节点延迟时间（中间结点数每个结点延迟时间）
Eg：
假设待传送数据的总长度为2560位，每个分组最大长度为256位，分组头部开销长度为16位，源节点到目的节点之间的链路数为4，每个链路上的延迟时间为0.1秒，数据传输率为2560 bps，电路交换建立连接时间为0.2秒，在分组交换的方式下每个中间节点产生0.01秒的延迟，则传送所有数据，电路交换需要时间为多少秒，分组交换所需时间为多少秒？在各个节点的排队等待时间和处理时间忽略不计。
电路交换所需时间：
总时延=建立链路+发送时延+传播时延
数据总长=2560bit 数据传输率=2560bps 链路建立时间=电路交换建立连接时间=0.2s 链路数=4 每个链路上的延迟时间=0.1s
链路建立=0.2s 发送时延=2560bit/2560bps 传播时延=4×0.1s
总时间=2560bit/2560bps+0.2s+4×0.1s
分组交换所需时间：
总时延=发送时延+传播时延
分组最大长度=256bit 头部开销=16bit 数据传输率=2560bps 中间节点延时=0.01s
中间节点个数=链路数-1=3 每个链路上的时延=0.1s
发送时延=总数据量/发送速率
总发送量=分组数×分组大小
分组数=数据总长度/(分组最大长度-头部开销)=2560bit/(256-16)
分组大小=分组最大长度=256bit
发送时延=2560bit/240×256bit/2560bps
传播时延=中间节点时延+各个链路时延
中间节点时延=中间节点个数×中间节点延时时间=4×0.1
各个链路总时延=链路数×每个链路上的时延=3×0.01
传播时延=4×0.1+3×0.01
总时延=发送时延+传播时延=2560bit/240×256bit/2560bps+4×0.1+3×0.01
协议的三大要素
语法：定义数据和控制信息的格式
语义：规定协议语法的含义
语序：协议语法成分的顺序和速度匹配关系
OSI参考模型
系统（system） 交换单元名称
应用层(Application) 数据报文(Message)
表示层(Presentation) 数据报文(Message)
会话层(Session) 数据报文(Message)
传输层(Transport) 数据报文(Message)
网络层(Network) 数据包(Packet)
数据链路层(Data Link) 数据帧(Frame)
物理层(Physical) 数据比特流(bits)
TCP/IP体系结构
网络接口层（物理层+数据链路层）
Protocol： Ethernet Token Ring FDDI ATM
互联网络层（网络层）
Protocol：ARP/RARP IP ICMP
传输层（传输层）
Protocol：TCP UDP
应用层（会话层+表示层+应用层）
Protocol：FTP telnet HTTP SMTP SNMP DNS
五层协议体系结构
应用层(application layer)
运输层(transport layer)
网络层(network layer)
数据链路层(data link layer)
物理层(physical layer)
OSI与TCP/IP的比较
共同点
1、二者均为层次结构
2、二者均是一种基于协议数据单元的包交换网络
3、二者均存在可比的传输层和网络层
不同点
1、TCP/IP由于层次更少显得更简洁
2、TCP/IP作为从Internet上发展起来的协议，已成为网络互联的事实标准
3、目前暂无按OSI实现的网络产品，OSI仅作为理论的参考模型被广泛使用
各协议名称
Ethernet 以太网
Token Ring 令牌环
FDDI 光纤分布式数据接口
ATM 异步传输模式
ARP/RARP 地址解析协议/反向地址转换协议
IP 网际互联协议
ICMP Internet控制报文协议
TCP 传输控制协议
UDP 用户数据报协议
FTP 文件传输协议
telnet Telnet协议
HTTP 请求-响应协议
SMTP 电子邮件传输协议
SNMP 简单网络管理协议
DNS 域名系统(服务)协议