计算机网络知识点（一） 引言

目录

第一章   引言

1.1 基本概念

1.2 网络分类

1.2.1 依据传输模式划分网络

1.2.2 依据网络尺度划分网络

1.3 服务、接口与协议

1.3.1 协议层次结构

1.3.2 服务和协议的关系

 1.3.3 面向连接与无连接的服务

1.3.4 可靠和不可靠的服务

1.4 参考模型

1.4.1 OSI模型

1.4.2 TCP/IP模型

1.4.3 OSI模型和TCP/IP模型的比较

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第一章   引言

1.1 基本概念

1. 计算机网络（computer networks）：

        表示一组通过单一技术相互连接起来的自主计算机集合。

2. 分布式系统（distributed system）：

        分布式系统是建立在网络之上的软件系统，有高度的内聚性和透明性。

        内聚性：每一个数据库分布节点高度自治，有本地数据库管理系统

        透明性：每个数据库分布节点对用户应用来说是透明的，用户感觉不到数据是分布的

        Internet是最著名的计算机网络，万维网是最著名的分布式系统，万维网（软件）运行于Internet（硬件）上

3. 虚拟专用网络（VPN, virtual private networks）：

        一种可以将不同地点的单个网络联结成一个扩展网络的技术。

4. P2P 与 CS（client-server）：

        P2P：对等模型（又称工作组），各台计算机具有相同功能，一台计算机可作为服务器设定共享资源供网络中其他计算机使用，又可作为工作站。没有专用的服务器或工作站。

        CS：由高性能计算机服务器和普通计算机客户机组成，服务器负责存储数据并处理客户请求，而客户机可远程访问服务器。

1.2 网络分类

1.2.1 依据传输模式划分网络

        单播(unicasting)：只有一个发送方和一个接收方的点到点传输，也叫点到点链路(point-to-potint)

        广播(boradcasting)：任何一台机器发出的数据包能被其他人任何机器收到。每个数据包的地址字段指定了预期的接收方，只有预期的接收方会做出应答，其他的机器会忽略这个数据包。

        多播/组播(mutilcasting)：将数据包发给一组机器，即所有机器的一个子集。广播可以看成是一种特殊的组播形式。

1.2.2 依据网络尺度划分网络

        1. 个域网(PAN,Personal Area Network)：允许设备围绕一个人进行通信。一个常见的例子是计算机通过无线网络与其外围设备链接。突出的技术就是蓝牙(bluetooth)。

        2. 局域网(LAN,Local Area Network):一种局部地区的私有网络，一般在一座建筑物内或是建筑物附近，比如家庭、办公室或工程。具体分为有线和无线两种。

        局域网特点：①距离短；②传输速率高；③错误率低。

        1) 无线LAN：每台计算机都有一个无线调制解调器和一个天线，用来和其他计算机通信。大多数情况下是和一个设备通信，这个设备称为接入点(AP,Access Point)、无线路由器或者基站。这个设备主要负责中继无线计算机之间的数据包，还负责中继无线计算机和Internet之间的数据包。代表技术就是WIFI。

        2) 有线LAN：大多使用铜线作为传输介质，也有一些使用光纤。

        许多有线局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的，俗称以太网的IEEE802.3是迄今为止最常见的一种有线局域网。

        每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路链接到一个盒子，这个盒子称为交换机(switch)，一台交换机有多个端口，每个端口连接一台计算机。交换机的工作是中继与之连接的计算机之间的数据包，根据数据包中的地址来确定这个数据包要发送给哪台计算机。

        有线局域网在性能的所有方面都超过了无线局域网，因为通过电线或通过光纤发送信号比通过空气发送信号更容易。

        3. 城域网(MAN,Metropolitan Area Network)：范围覆盖一个城市。最著名的城域网例子是许多城市都有的有线电视网。

        4. 广域网(WAN,Wide Area Network)：范围很大，它跨越很大的地理区域，通常是一个国家、地区或者一个大陆。

         通信子网(subnet):我们按照传统的说法把机器叫做主机，把链接这些主机的网络其余部分称为通信子网，或简称子网。

        子网的工作是把信息从一个主机携带到另一个主机

        子网由两个不同部分组成：传输线路和交换元素。

        传输线路负责在机器之间移动比特，它们可以是铜线、光纤、甚至无线链路。

        交换元素或简称交换机是专用的计算机，负责链接两条或两条以上的传输线路。现在一般称为路由器(Router)

        5. 互联网：一组相互连接起来的网络。

1.3 服务、接口与协议

1.3.1 协议层次结构

        协议(protocol)：是指通信双方就如何进行通信的一种约定。

        接口(interface)：定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务。（它告诉上面的进程如何访问本层，规定了有哪些参数以及结果是什么，但并未说明工作过程和服务方式。）

        服务是由一组原语(primitive)正式说明，用户可以通过这些原语来访问该服务。

        协议栈：一个特定的系统所使用的一组协议。

        对等体(peer)：不同机器上构成相应层次的实体称为对等体。

        网络体系机构(networkarchitecture)：层和协议的集合。

1.3.2 服务和协议的关系

一个水平和一个竖直

        1．服务是指某一层向它上一层提供的一组原语操作，服务定义了该层打算代表其用户执行哪些操作，但是他不涉及如何实现这些操作，服务也会涉及到两层之间的接口，其中底层是服务提供者，而上层是服务的用户。(上下层之间的联系)

        2．协议是一组规则，用来规定同一层上的对等体之间所交换的消息或者分组的格式和含义。这些实体利用协议来实现他们的服务定义，他们可以自由的改变协议而不影响它提供给上层的服务(对等体之间的规范)。

        

 1.3.3 面向连接与无连接的服务

        面向对象的连接的服务(connection-oriented service)：是按照电话系统建模的。服务用户首先必须建立一个连接，然后使用连接传输数据，最后释放连接。本质上像一个管道。

        无连接的服务(connectionless service)：是按照邮政系统建模的。每一个报文都携带者完整的目的地址，每个报文都由系统中的中间节点路由，并且独立于后续的报文。

        区别：

        a．面向连接的要求建立连接，因而没有传输的数据没有必要再标明传输的目的地址；而无连接的则对每个报文都由独立的目标地址。

        b．一般来说，面向连接的可靠性较高，协议相对复杂，传输的数据按照发送顺序到达；而无连接的可靠性较差，协议相对简单，常出现乱序，重复和丢失现象。

1.3.4 可靠和不可靠的服务

        1. 可靠服务：即从来不丢失数据的一种服务。一般情况下，可靠服务都要求接收方向发送方确认收到的每个报文。

        2. 不可靠的服务：不会给发送方反馈任何确认消息，不保证数据不丢失。

        3. 可靠与不可靠服务同时存在的原因：

        在给定的层次可靠通信并不总是可以使用的。

        为了提高可靠服务而导致的固有延迟可能是不可接受的。

        4. 例题：面向连接的服务是可靠的吗？

        面向连接的服务只是在发送发和接收方之间建立连接，它并不能保证发送的数据流能准确无误的按序到达接收方。面向连接的服务同样分为可靠的面向连接服务和不可靠的面向连接服务。其中，前者主要包括报文序列、字节流，后者如数字化语音。

1.4 参考模型

1.4.1 OSI模型

        具体分为七层，由低到高分别为：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

 可以看到：第n层的问题若第n层无法完全解决，那么需要依靠其上一层。如物理层实现了点到点的传输，而链路层使此传输变得可靠；网络层确定了传输路径，而传输层使此传输变得可靠。

1.4.2 TCP/IP模型

由低到高具体包括：链路层，互联网层，传输层，应用层。

本书使用的模型：使用了混合模型，包括五层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层。

1.4.3 OSI模型和TCP/IP模型的比较

相同点：两者都是建立在协议栈概念上的，并且协议栈中的协议彼此相互独立。同时两个模型中各个层的功能也大致相似。

不同点：OSI模型的实力在于模型本身，TCP/IP模型实力在于协议。

OSI模型分为7层，明确区分了服务、接口和协议。OSI模型中的协议具有更好的隐蔽性，也更加的通用。这个模型是在协议之前产生的，它的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层只支持面向连接的通信。

TCP/IP模型分为4层，没有明确区分服务、接口和协议。通用性差，不适合描述非TCP/IP网络。TCP/IP模型是先有的协议后有的模型，协议和模型切合度高。TCP/IP模型的网络层只支持无连接的通信，但是传输层同时支持两种。