计算机网络 概述
目录
1.1 因特网概述
1 网络、互连网（互联网）和因特网 的区别和关系
因特网服务提供者（Internet Service Provider，ISP）
2 因特网发展的三个阶段
3 因特网的标准化工作
4 因特网的组成
1.2 三种交换方式
1 电路交换（Circuit Switching）
2 分组交换（Packet Switching）
3 报文交换（Message Switching）
4 三种交换方式的对比
1.3 计算机网络的定义
1.4 计算机网络的分类
1.5 计算机网络的性能指标
1.1 因特网概述
1 网络、互连网（互联网）和因特网 的区别和关系
（1）若干结点（Node）和链路（Link）互连形成网络。
（2）若干网络通过路由器互连形成互连网（互联网）。因此，互联网是"网络的网络（Network of Networks）"
（3）因特网（Internet）时当今世界上最大的互联网络。
我们有时并没有严格区分互联网和因特网这两个名词，许多人口中的互联网实际上是指因特网。
因特网服务提供者（Internet Service Provider，ISP）
因特网已发展成为基于ISP的多层次结构的互连网络
2 因特网发展的三个阶段
（1）1969--从单个网络ARPANET向互联网发展
（2）1985--逐步建成三级结构的因特网
（3）1993--逐步形成了多层次ISP结构的因特网
3 因特网的标准化工作
▇ 因特网的标准化工作是面向公众的，其任何一个建议标准在成为因特网标准之前都以 RFC技术文档的形式在因特网上发表。
▇ RFC（Request For Comments）的意思是“请求评论”。任何人都可以从因特网上免费下载RFC文档（http://www.ietf.org/rfc.html），并随时对某个RFC文档发表意见和建议。
4个阶段：
（1）因特网草案（不是RFC文档）
（2）建议标准（成为RFC文档）
（3）草案标准
（4）因特网标准
4 因特网的组成
▇ 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，用来进行通信的（传送数据、音频或视频）和资源共享。
▇ 核心部分
由大量网络和连接在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）
1.2 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；
--从资源通信的分配角度来看，交换（Switching）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：
（1）建立连接（分配通信资源）
（2）通话（一直占用通信资源）
（3）释放连接（归还通信资源）
当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。
2 分组交换（Packet Switching）
发送方：构造分组、发送分组
路由器（交换节点）：缓存分组、转发分组
接收方：接受分组、还原报文
3 报文交换（Message Switching）
报文交换是分组交换的前身。 在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。
交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。 因此，报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。
4 三种交换方式的对比
电路交换
优点： 1）通信时延小
2）有序传输
3）没有冲突
4）适用范围广
5）实时性强
6）控制简单
缺点 ：
1）建立 连接时间长
2）线路独占，使用效率低
3）灵活性差
4）难以规格化
分组交换
优点： 1）无需建立连接
2）线路利用率高
3）简化了存储管理
4）加速传输
5）减少出错概率和重发数据量
缺点：
1）引起了转发时延
2）需要传输额外的信息量
3）对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程
报文交换
优点: 1）无需建立连接
2）动态分配线路
3）提高线路可靠性
4）提高线路利用率
5）提供多目标服务
缺点:
1）引起了转发时延
2）需要较大的存储缓存空间
3）需要传输额外的信息差
1.3 计算机网络的定义
▇ 计算机网络的精确定义并未统一。
▇ 计算机网络最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合。
--互连：是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信。
--自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用。
--集合：是指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，并支持广泛和日益增长的应用。
--计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件。
--计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用）。
1.4 计算机网络的分类
——按交换技术分类：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络
——按使用者分类：公用网、专用网
——按传输介质分类：有线网络、无线网络
——按覆盖范围分类：广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个域网PAN
——按拓扑结构分类：总线型网络、星型网络、环型网络、网状型网络
1.5 计算机网络的性能指标
▇ 性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能。
▇ 常用的计算机网络的性能指标：
速率 ：
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率。
常用数据率单位 ：bit/s(b/s,bps) kbs = 10^3 b/s(bps)
带宽：
带宽指的是在计算机网络中指的是网络的通信线路传送数据的能力，即单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率，单位也是bit/s。
带宽越宽，网络传输的最高数据率也越高
吞吐量：
吞吐量表示单位时间内通过某个网络（如通信线路、接口）的实际数据量。它受限于网络的带宽或额定速率。例如，1Gbit/s的以太网的吞吐量上限值就是1Gbit/s
时延：
时延也称为延迟或迟延，是指数据从网络一端传送到另一端所需的总时间。它由发送时延、传播时延、处理时延和排队时延四部分构成。总时延是这四种时延的总和。
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发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需的时间。
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传播时延：是电磁波在信道中传播一定距离所需的时间。
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处理时延：是主机或路由器接收到分组时进行处理所需的时间。
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排队时延：是分组在网络传输时，在路由器中排队等待处理和转发所经历的时延。
时延带宽积：
时延带宽积是传播时延与带宽的乘积，表示一条链路上传播的所有比特（以比特为单位）。它也称为以比特为单位的链路长度
往返时间：
往返时延（RTT）表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认所经历的总时延。
利用率：
利用率指的是网络资源实际被使用的程度，通常以百分比表示。它可以是信道利用率，也可以是网络利用率。
信道利用率是指某条信道有百分之几的时间是被利用的，即有数据通过。网络利用率是指网络中所有信道的利用率的加权平均值。利用率与时延之间存在关系，当网络的利用率接近100%时，时延会迅速增加
丢包率：
丢包率则是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
丢包率可以反映网络的拥塞情况，无拥塞时路径丢包率为0；轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%；严重拥塞时路径丢包率为5%~15%。当网络的丢包率较高时，通常无法正常使用网络应用。