读书笔记 ---- 《计算机网络—谢希仁第7版》---- 第1章概述

目录

第一章：计算机网络概述

1、互联网概述

2、互联网的组成

3、计算机网络的类别

4、计算机网络的性能

5、计算机网络体系结构

6、开放系统信息交换的几个概念

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第一章：计算机网络概述

1、互联网概述

1.1、计算机网络：简称为网络，由若干个结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等。

网络之间还可以通过路由器互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，这样的网络称为互联网，即网络的网络（称为internet）。

网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起。与互联网相连的计算机常称为主机。

  网络、互联网、因特网概念区分：

（1）网络：许多计算机连接在一起；

（2）互联网：internet（i小写）许多网络连接在一起；

（3）因特网：Internet（I是大写的），全球最大的互联网。

1.2、互联网发展的三个阶段

第一个阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程；

第二个阶段：构建成了三级结构的互联网（主干网、地区网和校园网）；

第三个阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。

2、互联网的组成

从互联网的工作方式上看，大概分为两大块：边缘部分和核心部分。

2.1、边缘部分

（1）概念：由所有连接在互联网上的主机组成（这些主机又被称为端系统）。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或者视频）和资源共享。

（2）在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可以划分为：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。

客户-服务器方式：客户是服务请求方，服务器是服务提供方；

对等模式：两台主机不区分哪台是客户端，哪台是服务端，只要是对等方式连接中的每一台主机既是客户端又是服务端。

2.2、核心部分

（1）概念：网络核心部分是互联网中最复杂的部分，因为网络中的核心部分要向边缘部分的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一台主机都能够向其他主机通信。

（2）在网络核心部分起特殊部分的是路由器（router），它是一种专用计算机（但不叫主机）。路由器是实现分组交换(packet  switching)的关键构建，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

（3）三种数据交换的方式：电路交换、报文交换以及分组交换

2.2.1 电路交换方式

电路交换必须经过：建立连接（占用通信资源）-->通话（一直占用通信资源）-->释放连接（归还通信资源）。

电路交换方式：面向连接，适合于数据量较大的实时性传输，比如：语音/视频通话等。

2.2.2 报文交换

整个报文先传送到相邻的结点，全部存储下来以后查找转发表，转发到下一个结点。这种交换方式时延较长。

2.2.3 分组交换方式

分组交换采用的是路由器存储转发的技术。

通常把我们要发送的整块数据称为一个报文（message），在发送报文之前将较长的报文划分为一个个更小的等长数据段。在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息（比如：目标地址和分组顺序等）组成的首部，就构成了一个分组（packet）。分组又称为“包”，首部也称为“包头”。

路由器是进行转发分组的，即进行分组交换。每组在网络中走的路径不一定一样，到达目的地后丢掉首部，将数据部分再拼在一起。

分组交换的优点：

（1）高效：在分组传输的过程中，动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用的；

（2）灵活：为每一个分组独立地选择合适的转发路由；

（3）迅速：以分组为传送单位，可以不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；分布式的多路由的分组交换网，使网络具有很好的生存性。

2.2.4 三种数据交换方式的对比

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传输；

报文交换：整个报文先传送到相邻的结点，全部存储下来以后查找转发表，转发到下一个结点。

分组交换：单个分组（这只是报文中的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

总结：若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立的时间，则电路交换的传输效率较快。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络通信的利用率。由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

3、计算机网络的类别

3.1 按照网络的作用范围进行分类

（1）广域网：作用网范围通常为几十到几千公里，也称为远程网；花钱买服务，花钱买带宽。

（2）城域网：作用范围为一个城市；

（3）局域网LAN：自己买设备，自己维护，带宽固定，距离100米左右

（4）个人区域网PAN：在个人工作的地方，将电子设备用无线技术连接起来的网络，范围10米左右。

3.2 按照网络的使用折进行分类

（1）公用网

（2）专用网

4、计算机网络的性能

计算机网络的性能一般指的是它的几个重要性能指标：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。

4.1 速率

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率，也称为data  rate或bit  rate，单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。

4.2 带宽

数据通信领域中，数字信道所能传送的最高数据率。单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。

4.3 吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量，单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。

4.4 时延

指数据从网络的一端到另一端所需的时间。

总时延：发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

4.5 时延带宽积

传播时间和带宽的乘积即为时延带宽积。

4.6 往返时间RRT(Round-Trip  Time)

从发送方发送数据开始，到发送方接收到接收方确认之间的时间称为往返时间。

可以使用ping命令，可以看出往返时间。

4.7 信道利用率

信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。

5、计算机网络体系结构

5.1 分层的好处

（1）各层之间是独立的；

（2）灵活性好；

（3）结构上可以分隔开；

（4）易于实现和维护；

（5）能促进标准化工作。

5.2 五层协议体系结构

我们一般综合OSI和TCP/IP的优点，采用五层协议体系结构：应用层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。

（1）应用层（application  layer）

任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。

常用协议：DNS、HTTP、STMP(电子邮件)

（2）运输层（transport  layer）

任务：负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

常用协议：

传输控制协议TCP（Transmission  Control  Protocol）：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段（segment）；

用户数据报协议UDP（User  Datagram  Protocol）：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务，其传输单位是用户数据报。

（3）网络层（network  layer）

任务：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。即IP地址编址、选择最佳路径

常用协议：IP协议

（4）数据链路层（data  link  layer）

任务：在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧(Framing)，在相邻结点间的链路上传送帧。（添加物理层地址MAC）

常用协议：路由协议

（5）物理层（physical  layer）

任务：用多大的电压代表“0”或者“1”，以及接收方如何识别发出方所发出的比特。（物理层上传输数据单位为：比特）

补充：

五层协议对应的数据单元：

主机1向主机2发送数据的过程：

说明：发送数据时每层都会加入自己的首部，所以主机2接收到主机1发送过去的数据后也会从下向上逐层去掉首部信息，只留下应用层数据。

6、开放系统信息交换的几个概念

实体（entity）：交换信息的硬件或软件；

协议（protocol）：控制两个对等实体通信的规则；

服务（service）：下层向上层提供服务，上层需要使用下层提供的服务来实现本层的功能；

服务访问点（SAP）：相邻两层实体间交换信息的地方。