计算机网络微课堂学习笔记(详细图解讲解）-长期更新

前言：

计算机网络在信息时代的作用

• 计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施，
• 计算机网络已经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分

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一、因特网概述

（1）网络、互连网 (互联网)和因特网

网络 (Network)  由若干结点(Node) 和连接这些结点的链路 (Link) 组成。

多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网(或互连网)。因此，互联网是网络的网络(Netwrok of Networks)

因特网(Internet)是世界上最大的互连网络 (用户数以亿计，互连的网络数以百万计)。

 internet 与 Internet 的区别

1. internet (互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
2. Internet (因特网)则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

（2）因特网发展的三个阶段

1️⃣从单个网络 ARPANET 向互联网发展   1969

• 1969年，第一个分组交换网 ARPANET:
• 70年代中期，研究多种网络之间的互连;
• 1983年，TCP/IP协议 成为 ARPANET 的标准协议 (因特网诞生时间)

2️⃣逐步建成三级结构的因特网    1985

• 1985年，NSF围绕六个大型计算机中心建设 NSFNET (主千网、地区网和校园网) ;
• 1990年，ARPANET任务完成，正式关闭;
• 1991年，美国政府将因特网主干网交给私人公司经营，并开始对接入因特网的单位收费;

3️⃣逐步形成了多层次ISP结构的因特网   1993

• 1993年，NSFNET逐渐被若干个商用因特网主干网替代;政府机构不再负责因特网运营，让各种因特网服务提供者ISP来运营。
• 1994年，万维网WWW 技术促使因特网迅猛发展;
• 1995年，NSFNET停止运作，因特网初底商业化。

因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)

ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备。

因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信。

⭕基于ISP的三层结构的因特网

因特网逐新演变成基于ISP的多层次结构网络（今天的因特网由于规模太大，已经很难对整个网络的结构给出细致的描述。）

1. 第一层ISP通常也被称为因特网主干网，一般都能够覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备。第一层ISP之间直接互联
2. 第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数第一层ISP相连接
3. 第三层ISP又称为本地ISP,它们是第二层ISP的用户且只拥有本地范围的网络。一般的校园网或企业网，以及住宅用户和无线移动用户都是第三层ISP的用户

⭕一旦某个用户能够接入到因特网，那么他也可以成为一个ISP，所需要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备，让其他用户能与之连接。

即：一个ISP可以很方便地在因特网拓扑上增添新的层次和分支。

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（3）因特网的标准化工作

因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。

因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众：

• 因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;(http://www.ietf.org/rfc.html)
• 任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议

因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用：

• 因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发;
• 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化;
• 因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。

制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段：

1. 因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)
2. 建议标准(从这个阶段开始就成为RFC文档)
3. 草案标准
4. 因特网标准

（4）因特网的组成

1️⃣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。

2️⃣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)。

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三种交换方式

1.电路交换 (Circuit Switching)

电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；
从通信资源的分配角度来看，交换 (Switching)就是按照某种式动态地分配传输线路的资源

电路交换的三个步骤：

• 建立连接(分配通信资源)
• 通话(一直占用通信资源)
• 释放连接(归还通信资源)

 如果使用电路交换来传送计算机数据，是否可行?（计算机网络通常使用分组交换）

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2.分组交换 (Packet Switching)

路由器：负责将各种网络互连起来，并对接收到的分组进行转发（即分组交换）

通常把表示该消息的整块数据称为一个报文。

发送报文前，需要先把较长的报文划分成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组成的首部后，就构成一个分组，也可简称为“包”。

相应地，首部也可称为“包头”。

分组过程：

分组交换机收到一个分组后，先将分组储存下来，再检查首部。按照首部中的目的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。

在案例中，主机H6将所构造出的各分组依次发送出去，各分组经过途中各分组交换机的存储转发，最终到达主机H2。主机H2收到这些分组后，去掉它们的首部，将各数据段组合还原出原始报文。

 

分组传输的两种情况：

• 各分组从源站到达目的站可以走不同的路径（也就是不同的路）;
• 分组乱序——分组到达目的站的顺序不一定与分组在源站的发送顺序相同

但可能出现的分组丢失、误码、重复等问题。