计算机网络概述

首先可以看下思维导图，以便更好的理解接下来的内容

计算机网络的定义

定义

一组通过通信协议互连的、分布式的计算机集合，它们共享资源、交换信息，并可能进行协作计算。

这里的“自治”意味着每台计算机都有自己的主机运行功能，它们可以运行应用程序、存储数据、具有CPU、内存等，并且不依赖于网络上的其他计算机来执行这些基本的计算任务。但当这些计算机连接到网络时，它们可以交换数据、分享资源并提供各种服务。
简单地说，计算机网络允许不同的计算机设备通过通信链接（如电缆、无线信号等）相互连接，并使它们能够分享信息和资源。

计算机网络的基本功能

资源共享

功能：资源共享是计算机网络的主要功能之一，其目的是使网络上的所有计算机用户都可以不受地点限制地共享全部资源。这些资源可能包括硬件资源（如打印机、硬盘驱动器）和软件资源（如应用程序、数据库）。
示例：
在一个大型办公室中，多台计算机可以共享一台中央打印机，而不是每台计算机都配备自己的打印机。
通过网络驱动器，一个团队的所有成员都可以访问和编辑同一个文件或数据库。

综合信息服务

功能：综合信息服务旨在为用户提供多种类型的信息服务，如数据检索、远程登录、文件传输、电子邮件、新闻组和网页浏览等。
示例：
通过网络，学生可以从图书馆的在线数据库中检索参考文献。
商务人员可以使用电子邮件系统在全球范围内与合作伙伴进行沟通。
通过互联网，用户可以浏览不同的网站获取信息、购物或观看视频。

分布式处理与负载均衡

功能：分布式处理是指将一个任务或作业分解为多个子任务，然后将这些子任务分配到多台计算机上并行处理。负载均衡则是确保每台计算机处理大致相等的工作量，从而提高整体的处理速度和效率。
示例：
分布式处理：当大量用户同时查询车票时，12306将这些请求分散到多台服务器上，确保快速响应。
负载均衡：在高峰购票时段，12306使用技术将用户请求均匀分配到不同的服务器，避免任何单一服务器的过载。

计算机网络的类型

局域网 (LAN - Local Area Network)

LAN

由用户自行建设，使用私有地址组建的内部网络
常见的私有地址C类：192.168.0.0 到 192.168.255.255
定义：局域网是一个小范围的网络，通常位于一个建筑物或一组建筑物内，如办公室、学校或家庭。
特点：使用私有地址，传输速度快，延迟低。
常见例子：
家中的Wi-Fi网络，连接了电视、手机、电脑等设备。
办公室内部的网络，连接了所有员工的计算机、打印机和其他设备。
学校的计算机实验室网络。

城域网 (MAN - Metropolitan Area Network)

MAN

由运营商或大规模企业建设，连接城市范围的网络
定义：城域网覆盖的范围比局域网大，通常覆盖一个城市或几个邻近的城市。
特点：由运营商或大型企业建设，通常使用更高级的通信技术。
常见例子：
一个城市的公共Wi-Fi网络。
大学或校园网络，连接了校园的各个部门和宿舍。
企业在多个办公地点之间的连接网络。

广域网 (WAN - Wide Area Network)

WAN

又称骨干网，核心网，传输网
由运营商建设，连接全国各个城市城域网的网络
定义：广域网覆盖的范围非常大，可以是一个国家、一个大陆或甚至全球。
特点：由运营商建设，通常使用高速光纤、卫星等通信技术。
常见例子：
国家的互联网骨干网络，连接了各个城市和地区。
企业分布在全球的各个分支机构之间的网络。
通过海底光缆连接不同国家和大陆的网络，如跨太平洋或跨大西洋光缆。

网络拓扑

定义

网络拓扑描述了网络中设备（如计算机、路由器、交换机等）的物理或逻辑布局方式。它定义了如何在网络中安排和连接各个设备。了解网络的拓扑结构对于设计、建设和维护网络非常重要。

分类

总线型拓扑

特点： 所有设备共享单一的传输线路。
优点： 简单易用，成本相对较低。
缺点： 传输线路中断可能导致所有设备通信中断，总线带宽有限。

环形拓扑

特点： 所有设备构成一个环状连接。
优点： 传输性能较总线型拓扑更好。
缺点： 环路中断可能影响整个网络，维护不如星型拓扑方便。

星型拓扑

特点： 所有设备与一个中心节点直接相连。
优点： 容易管理，单个节点故障不会影响其他节点。
缺点： 中心节点故障可能导致全网中断。

树型拓扑

特点： 基于星型拓扑进一步扩展，形成层次结构。
优点： 管理和维护较为简单，适用于较大网络。
缺点： 中心节点可靠性差，依然存在单点故障的风险。

网状拓扑

特点： 设备之间有多条连接路径。
优点： 高度可靠性，多条路径提供冗余。
缺点： 组网成本高，管理复杂，适用于要求高可用性的特殊环境。

常见网络拓扑

树型拓扑结合网状拓扑

在实际网络中，常见的做法是将不同类型的网络拓扑结构结合使用，以满足不同的需求和场景。树型和网状拓扑的结合是一种常见的方式，可以充分利用两种拓扑的优点，从而实现更好的网络性能、可靠性和可管理性。

树型拓扑结合网状拓扑的优势：
层次结构： 树型拓扑具有层次结构，可以将网络分成不同的层级，使得管理和故障隔离更加容易。在每个层级中，可以使用网状拓扑来提供冗余和可靠性。
扩展性： 网状拓扑具有高度的可靠性，因为多条路径可以提供冗余。将网状拓扑与树型结构结合，可以在特定的分支中使用网状连接来增加网络的可靠性，同时在其他分支中维持较简单的层次结构。
分布式计算： 网状拓扑适合于分布式计算和数据共享，因为它允许多个节点直接连接，提供了高度的互联性。
节约成本： 使用网状连接的节点可以针对特定的应用或需求进行选择，从而在需要高带宽或高可靠性的地方进行投资，而在其他地方保持较低的成本。
特定用途： 网状连接可以用于连接关键节点，如数据中心、服务器之间的高速通信，而树型结构可以用于连接用户端和边缘设备，从而为不同层级提供合适的连接。

综合来看，树型拓扑与网状拓扑的结合可以根据实际需求灵活调整，既能够实现可靠性和冗余，又能够满足不同层级和应用的需求。这种结合的方式充分利用了各种拓扑的优势，为网络提供了更好的性能和可维护性。

衡量网络性能的指标

带宽

带宽是指单位时间内能够传输数据的总量。其单位为bps（比特每秒）。
网络的带宽越大，表示网络可以在同一时间内传输更多的数据量，因此带宽通常被用来衡量网络的容量和速度。具体而言，带宽越大，网络质量越好，用户在进行数据传输时体验较为流畅。

延迟

延迟是指数据从一个节点传输到另一个节点所需要的时间。其单位为毫秒（ms，1毫秒等于1/1000秒）。
延迟是影响网络响应速度的重要因素。较低的延迟意味着数据可以更快地在网络中传输，从而提供更实时的用户体验。在需要实时互动的应用中（如在线游戏、视频通话等），较低的延迟尤为关键。

丢包

丢包是指在数据传输过程中部分数据包未能到达目的地。例如，如果发送了100个数据包，但只有98个到达了目的地，那么就发生了2%的丢包。
丢包可能由网络拥塞、不稳定的连接等因素引起。高丢包率可能导致数据传输的不完整，从而影响数据的完整性和用户体验。

抖动

抖动是指网络中数据传输的端到端延迟不稳定，即数据包到达目的地的时间不一致。
抖动可能导致实时应用中的数据包到达时间不均匀，从而影响应用的稳定性。在语音通话或视频通话中，抖动会导致声音或图像的不连贯。(也就是大家说的卡)

数据单位

在衡量网络性能时，通常会涉及到以下数据单位的转换：

1Gb（千兆比特）= 1024Mb（兆比特）
1Mb（兆比特）= 1024Kb（千比特）
1Kb（千比特）= 1024b（比特）

此外，还有以下两个数据单位：

Byte（字节）：一个数字或字母通常占用1字节，一个汉字占用2字节。
bit（比特）：1字节（Byte）等于8比特（bit）。

这些单位转换对于正确理解和描述网络性能的数据量是非常重要的。

打个比方：
如果你的网络套餐是100兆的网速，实际下载速度是12.5MB（兆字节）每秒，这是由于单位之间的转换关系。
网络速度通常以兆比特每秒（Mbps）表示，而下载速度通常以兆字节每秒（MBps）表示。1字节（Byte）等于8比特（bit），因此：
100兆比特每秒（Mbps）的网络速度等于 100 / 8 = 12.5 兆字节每秒（MBps）的下载速度。

协议和标准

协议

协议是指在数据通讯中，双方共同遵守的通讯规则。它定义了数据传输、交换、错误处理和通讯顺序等方面的规范，确保不同设备和系统能够有效地进行信息交流。协议可以理解为通讯的"语言"，使得数据能够被正确地解释和处理，从而实现无缝的通讯。

标准

标准是公认的通用规则，所有厂商和组织在特定领域中共同遵守。在网络领域，标准是由各个技术和行业组织制定的，用于确保不同设备和系统能够互操作并相互理解。标准的制定通常涉及广泛的合作，以确保技术的一致性和可互操作性。

标准化组织

标准化组织是指那些制定、定义和发布国际公认参考标准的组织团体。这些组织在推动技术发展、促进全球合作和确保互操作性方面发挥着重要作用。

以下是一些常见的国际标准组织：

ISO（国际标准化组织）：
   ISO致力于制定国际通用标准，覆盖各个领域，包括技术、工业和服务。ISO标准在全球范围内广泛应用，促进了跨国界的合作和交流。

IEEE（电子电气工程师协会）：
  IEEE是一个专注于电子电气工程领域的组织，它不仅制定了许多技术标准，还提供了一个平台，使工程师们能够共同研究和开发新的技术。

IETF（互联网工程任务组）：
  IETF是负责互联网协议和标准制定的组织，通过RFC（请求评论）文档来定义各种互联网协议和规范。这些协议和规范构成了互联网基础架构的核心

如有不详或错误，敬请指出。