考研408 笔记 【计算机网络】第一章：计算机网络概述发展史，以及OSI网络体系分层图

第一章 计算机网络概述
1.1计算机网络在信息时代的作用
特征：数字化、网络化、信息化。
三大类网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络。

互联网的两个重要基本特征：连通性和共享。
局域网：
覆盖范围小，自己花钱购买设备， 带宽固定10M 100M 1000M，自己维护，不超过100m

广域网：
距离远(>100m)，花钱租带宽

网络：
一定范围内多台计算机通过交换机和链路实现各节点的连接，组成网络。

互联网：
通过路由，把各个网络节点连接起来，就叫互联网。

因特网：
全球最大的互联网

网络:许多计算机连接在一起；
互联网：internet许多网络连接在一起；
因特网：Internet全球最大的一个互联网

1.2网络发展阶段

1969年出现了分组交换网，
1975年出现互联网，
1983年出现TCP/IP协议（真正意义上的起源）
1993年ISP（互联网服务提供商）

ISP分层 图

不同的公司所处的层次、位置可能不同，在下载时最好选择所用网络的运营商。
如图所示：

离得进就下载的快 远则慢

1.3互联网的组成
从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：

1.边缘部分 由 所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进 行通信（ 传送数据、音频或视频）和资源共享。
2.核心部分 由大 量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

两种通信方式：
客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式
对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式

客户服务器方式
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
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。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

对等连接方式
对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。

只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。
双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

传统的http下载是从服务器（sever）上直接复制数据给客户端（PC），这种传输的快慢有带宽的限制。P2P下载，服务器（sever）不再担任以前的http下载中服务器的角色，他只负责将文件的基本信息在客户端之间中转。P2P软件将文件分为多个块，当一个用户下载了一部分后，后来下载的用户就可从前面的用户里下载一部分文件，连接的用户数可以增多，下载速度就这样提起来了，既充分利用了带宽又保证了完整性。

详情请看：https://www.cnblogs.com/ywtk/p/3956574.html

互联网的核心部分
网络核心部分是因特网中最复杂的部分。
路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，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。

电路交换

• 电路交换必定是面向连接的。
• 电路交换的三个阶段：
  • 建立 连接
  • 通信
  • 释放连接

分组交换

ps:分组交换不用建立连接
过程：
（1）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
（2）每一个数据段前面添加上首部构成分组。
（3）分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端。
（4）最后，接收端收到分组后剥去首部还原成原来的报文。

首部：

每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结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。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

路由器：

在路由 器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
路由器处分组的过程是：
把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转 发；
把分组送到适当的端口转发出去。

分组交换的优点：

高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活 以分组为传送单位和查找路由。
迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换的缺点：

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。
分组必须携带的首部（ 里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

报文交换
整个报文先传送到相邻结点，全部储存下来后查找转发表，然后转发到下个结点。

报文一般比分组长得多
时延较长
三种交换的比较（纵轴为时间轴）：

1.4计算机网络在我国的发展

我国规模最大的五个公用计算机网络：

1.中国电信互联网CHINANET
2.中国联通互联网UNINET
3.中国移动互联网CMNET
4.中国教育和科研计算机网CERNET
5.中国科学技术网CSTNET

1.5计算机网络的类别

按作用范围：

1.广域网WAN：
花钱买服务，花钱买带宽。
2.城域网MAN
3.局域网LAN：
自己购买设备，自己维护，带宽固定。（100M、1000M）（范围不超过100米）
4.个人局域网PAN

新的理解：不单单从范围，应从应用了什么技术判断。

按使用者：
1.公用网
2.私有网

按拓扑结构
总线型
星型
环形
树型
网状型

按交换方式
报文交换网
分组交换网
电路交换网

按工作方式
资源子网
通信子网
接入网

1.6计算机网络的性能

速率
连接在计算机网络上的主机在数字信道上的传输数据的速率。

比特（bit）是计算机中数据量的单位（最小，最基本单位），也是信息论中使用的信息量的单位。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)，是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 。
速率往往是指额定速率或标准速率。

带宽
“带宽” (bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)

吞吐量
吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

时延(delay 或 latency)
1.发送时延

2.传播时延

3.处理时延
交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

4.结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

总时延=传播时延+发送时延+处理时延+排队时延

我们可以把时延看做坐火车的过程，发送时延就是火车从发动到出站的时间，传播时延则是火车在路上的时间，排队时延就是我们排队进站的时间，处理时延是我们选择分发到火车的时间。

注意

对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
提高链路带宽减小了数据的发送时延

时延带宽积
时延带宽积=传播时延 X 带宽

时延带宽积代表一个被充分利用，充满比特时的链路

往返时间（RTT）
从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方确认。

发送时间=数据长度/发送速率

有效数据率=数据长度/（发送时间+RTT）

我们来Ping一个地址，看看往返时间：

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）。完全空闲的信道的利用率是零
有数据通过时间/（有+无）数据通过时间

网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值

当信道利用率过高会产生非常大的时延，甚至造成堵塞。

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

1.7计算机网络体系结构
ISO：国际化标准组织
OSI/RM:互联网法律上的国际标准
TCP/IP Suite:因特网实际上的国家标准
Network Protocols:数据交换遵守的标准、规则、约定。
网络体系结构：计算机网络各层及其协议的集合。
计算机网络分层可以使整个计算机网络各层之间独立，灵活性好，结构上可分割开，能促进标准化工作，呈现高内聚和低耦合，易于实现和维护。

内聚是从功能角度来度量模块内的联系，一个好的内聚模块应当恰好做一件事，它描述的是模块内的功能联系；耦合是软件结构中各模块之间相互连接的一种度量，耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度、进入或访问一个模块的点以及通过接口的数据。
参考百度百科：https://baike.baidu.com/item/%E9%AB%98%E5%86%85%E8%81%9A%E4%BD%8E%E8%80%A6%E5%90%88/5227009?fr=aladdin

网络协议三大要素
语法：数据与控制信息的结构或格式
语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
同步：事件实现顺序的详细说明

OSI参考模型（7层）

应用层：能够产生网络流量能够和用户交互的应用程序（如QQ，但是记事本不算）
表示层：加密 压缩 （开发人员应考虑）
会话层：服务和客户端建立会话
查木马 netstat -nb（要用管理员身份运行cmd）
查看建立的会话 netstat -n

传输层：可靠传输（建立会话） 不可靠传输（不建立会话） 流量控制 （tcp/udp）
网络层：IP地址编址，选择最佳路径
数据链路层：数据如何封装，添加物理层地址MAC
物理层：电压 接口标准 (电压的多少表示传输的比特 比如100电压 表示1 0电压表示0)
网络排错：从底层到高层排查，逐一排查。

网络安全和OSI参考模型
物理层安全
数据链路层安全 ADSL AP密码
网络层安全
应用层安全 SQL注入漏洞 上传漏洞

开放式系统互联几个概念

实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
**协议（Procotol）**是控制两个对等实体进行通信的规则的集合
服务（service）下层向上层提供服务，上层需要下层提供的服务来实现功能
**服务访问点（SAP）**相邻两层实体间交换信息的地方

五层网络体系对应的数据单元 （目前外面统一用的都是5层网络体系）

在应用层交互的数据叫报文，报文经过运输层（TCP/UDP）转换成段，然后在网络层经过路径选择，在首部添加IP地址变成数据包（也叫IP数据报），在数据链路层加上MAC地址组装成帧，在物理层传输时加上帧头帧位变成比特流。

参考：计算机网络【谢希仁第七版】第一章