计算机网络：第1章 概述

1.1 计算机网络在信息时代的作用

计算机网络已经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。计算机网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
计算机网络的定义：
地理上分散的设备
通过通讯介质互联
以资源共享为目的
工作原理：协议

1.2 因特网概述

1.2.1 网络、互联网和因特网

网络：由若干节点（Node)和连接这些节点的链路（Link）组成。节点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等。
互联网： 多个网络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，因此互联网是网络的网络。
因特网：是世界上最大的互联网络。
Tips：
internet是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互联而成的网络，这些网络之间的通信协议是任意的。
Internet是一个专用名词，指当前世界最大的、开放的、由众多网络互联而成的特定计算机网络，采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身为美国的ARPANET。

1.2.2 因特网发展阶段

因特网服务提供者ISP：
ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址，同时拥有通信线路和路由器等联网设备，用户向ISP交纳费用即可获得所需IP的使用权并且可以通过ISP连入互联网。ISP分为三个层次：主干ISP、地区ISP和本地ISP。

1.2.3 因特网的标准化工作

1.2.4 互联网的组成

1.3 三种交换方式

1.3.1 电路交换（Circuit Switching）

要让所有的电话机都两两相连是不现实的，若有 部电话则需要 n(n-1)/2
根电话线，于是便采用交换机的方式。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，交换就是按照某种方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）
电路交换的传输效率太低，不作为计算机数据的传输方式。

1.3.2 分组交换（Packet Switching）

报文： 发送的整块数据成为一个报文（message）
分组： 在发送报文之前，将较长的报文分解成更小的等长数据段，每个数据段前加上一些额外的控制信息组成的首部（header），就组成了一个分组（packet），分组又称为包，分组的首部称为包头。

1.3.3 三种交换方式的对比

1.4 计算机网络的定义和分类（重点）

1.4.1 计算机网络的定义

最简单的定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合。
互联：计算机之间可以通过有线或者无线的方式进行数据通信。
自治：指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用。
集合：至少需要两台计算机。
计算机网络的较好的定义是:
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

1.5 计算机网络的性能指标（重点）

1.5.1 速率

1.5.2 带宽

1.5.3 吞吐量

1.5.4 时延

排队时延：
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理和转发所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。当网络的通信量很大时会发生队列溢出，使分组丢失，这相当于排队时延为无穷大。

1.6 计算机网络体系结构（重点）

1.6.1 常见的计算机网络体系结构

7层网络体系结构记忆方法：
上三层（资源子网）：
应用层
表示层
会话层
核心层：运输层
下三层（通信子网）：
网络层
数据链路层：网络由链路连接而成
物理层：决定数据传输的硬件

1.6.2 计算机网络体系结构分层的必要性

计算机网络是一个非常复杂的系统，早在ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。
“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理，下面按照简单到复杂的顺序，将实现计算机网络面临的主要问题划分到相应的层次中：
物理层
采用怎样的传输媒体（比如网线）
采用怎样的物理接口（PC端的网口）
使用怎样的信号表示比特0和1
数据链路层（网络内部）
如何识别网线中的各主机（主机编址问题，例如MAC地址）
如何从信号所表示的一串比特流中区分出地址和数据
如何协调各主机争用总线（主线形式的网络现在基本已经淘汰）
网络层（多个网络之间）
如何标识各网络以及网络中的各主机（网络和主机共同编织的问题，例如IP地址）
路由器如何转发分组，如何进行路由选择
运输层
如何标识进程之间网络通信的问题，即解决对于服务器发来的信息，交给哪个进程处理的问题。
出现传输错误时（丢包、误码），如何处理。
应用层
制定各种应用层协议，并按照协议标准来编写各种应用，如支持万维网的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议等。
通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。