第1章——概述
start
计算机网络（简称为网络）由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
互联网具有两个重要基本特点，即连通性和共享（资源共享）
计算机网络发展的三个阶段
| 年份 | 阶段 |
|---|---|
| 1969年 | 从单个网络ARPANET向互联网发展的过程 |
| 1985年 | 是建成了三级结构的互联网NSFNET |
| 1993年 | 逐渐形成了多层次的ISP结构的互联网。（主干ISP，地区ISP，本地ISP） |
互联网交换点IXP
主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组， 而不需要再通过第三个网络来转发分组。
www
20世纪90年代，由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW (World Wide Web)被广泛使用在互联网上。
互联网标准
Step1:互联网草案(Internet Draft)
Step2: 建议标准( Proposed Standard)
Step3:互联网标准(Internet Standard)
| Step | |
|---|---|
| 互联网草案(Internet Draft) | 有效期6个月 |
| 建议标准( Proposed Standard) | 成为RFC文档 |
| 互联网标准(Internet Standard) | 分配标准编号STD |
互联网的组成
工作方式
| 边缘部分 | 用户直接使用（通信和资源共享） |
| 核心部分 | 为边缘部分提供服务（提供连通性和交换） |
主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信被称为计算机之间通信
可划分为两种方式
| 客户－服务器方式(C/S方式） | 客户是服务请求方， 服务器是服务提供方。 |
| 对等方式(P2P方式） | 每一台主机既是客户又同时是服务器。 |
互联网的核心部分
在网络核心部分起特殊作用的是路由器（router) , 它是一种专用计算机（但不叫做主机）。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件， 其任务是转发收到的分组， 这是网络核心部分最重要的功能。
采用网状拓扑结构
电路交换
建立连接（占用通信资源）->通话（一直占用通信资源）-> 释放连接（归还通信资源）。
通话的全部时间内， 通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
分组交换
分组交换则采用存储转发技术
分组在传输时就这样一段一段地断续占用通信资源， 而且还省去了建立连接和释放连接的开销， 因而数据的传输效率更高。
(1)报文分组，加首部
(2)经路由器储存转发
(3)在目的地合并
| 优点 | 采用的手段 |
|---|---|
| 高效 | 高效在分组传输的过程中动态分配传输带宽， 对通信链路是逐段占用 |
| 灵活 | 灵活为每一个分组独立地选择最合适的转发路由 |
| 迅速 | 迅速以分组作为传送单位， 可以不先建立连接就能向其他主机发送分组 |
| 可靠 | 保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网， 使网络有很好的生存性 |
| 缺点 | |
|---|---|
| 时延 | 分组在各路由器存储转发时需要排队。 |
| 额外开销 | 分组必须携带控制信息，整个分组交换网络还需要专门的管理和控制机制。 |
报文交换
| 电路交换 | 整个报文的比特流连续地从源点直达终点， 好像在一个管道中传送。 |
| 报文交换 | 整个报文先传送到相邻结点， 全部存储下来后查找转发表， 转发到下一个结点。 |
| 分组交换 | 单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点， 存储下来后查找转发表， 转发到下一个结点。 |
计算机网络在我国的发展
1989年11月 CNPAC。1994年4月20日 接入互联网
计算机网络的类别
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。
按照网络的作用范围
| 广域网WAN（远程网） | |
| 城域网MAN | |
| 局域网LAN | |
| 个人局域网PAN |
按照使用者
| 公用网 | |
| 专用网 |
本地接入网（居民接入网）
计算机网络的性能
速率
数据的传输速率，即数据率或比特率。额定速率或标称速率。
带宽
| 带宽 | |
|---|---|
| 频域称谓 | 指某个信号具有的频带宽度。 |
| 时域称谓 | 某通道传送数据的能力。 |
吞吐量
实际数据量
时延
| 时延 | |
|---|---|
| 发送时延（传输时延） | |
| 传播时延 | |
| 处理时延 | |
| 排队时延 |
总时延＝发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延
对于高速网络链路， 我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。
时延带宽积（一比特为单位的链路长度）
时延带宽积=发送时延*带宽
往返时间RTT
有效数据率=数据长度/（发送时间+RTT）
利用率
分为信道利用率和网络利用率
D=D0/1-U
非性能特征
费用、质量、标准化、可靠性、可拓展性和可升级性、易于管理和维护
计算机网络的体系结构
网络协议三要素
(1) 语法， 即数据与控制信息的结构或格式；
(2) 语义， 即需要发出何种控制信息， 完成何种动作以及做出何种响应；
(3)同步， 即事件实现顺序的详细说明。
| 应用层 | 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。 |
| 运输层 | 向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。TCP&UDP |
| 网络层 | 为分组交换网上的不同主机提供通信服务，IP数据报。 |
| 数据链路层 | IP数据报组装成帧(framing),在两个相邻结点间的链路上传送，包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。 |
| 物理层 | 物理层的任务就是透明地传输比特流 |
- 数据单元在不同层次的称呼：①传输层：TCP报文段，UDP数据报 ②网络层：分组、IP数据报 ③数据链路层：帧 ④物理层：比特
分层
好处：
(1) 各层之间是独立的。
(2)灵活性好。
(3)结构上可分割开。
(4)易千实现和维护。
(5)能促进标准化工作。
通常各层所要完成的功能主要有以下一些：
| 差错控制 | 使相应层次对等方的通信更加可靠。 |
| 流量控制 | 发送端的发送速率必须使接收端来得及接收， 不要太快。 |
| 分段和重装 | 发送端将要发送的数据块划分为更小的单位， 在接收端将其还原 |
| 复用和分用 | 发送端几个高层会话复用一条低层的连接， 在接收端再进行分用。 |
| 连接建立和释放 | 交换数据前先建立一条逻辑连接， 数据传送结束后释放连接。 |
缺点:有些功能会在不同的层次中重复出现， 因而产生了额外开销。
体系结构是抽象的， 而实现则是具体的， 是真正在运行的计算机硬件和软件。
对等层、协议栈
实体、协议、服务和服务访问点
PDU
OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU (Protocol Data Unit)。
SDU
OSI把层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元SDU (Service Data Unit),
本层的PDU为下层的SDU；
本层的SDU为上层的PDU
协议
协议是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。
在协议的控制下， 两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议， 还需要使用下面一层所提供的服务。
下面的协议对上面的实体是透明的。
协议是“ 水平的＂， 即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是＂ 垂直的＂， 即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令。
服务访问点SAP
在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信息） 的地方， 通常称为服务访问点SAP (Service Access Point)。
TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务（所谓的everything over IP), 同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行（所谓的IP over everything)
TCP/IP的体系结构
网络的核心部分越简单越好，把一切复杂的部分让网络的边缘部分实现。
批评意见：这个体系结构没有清晰地阐明区分接口和协议之间的关系，而链路层并非真正的一个层次，而仅仅是强调了IP层个与网络的接口。这个体系结构没有把重要的物理层和链路层的内容包含进来。
结语
差不多就是这些知识点了，后面可能会补一些习题。
