第1章——概述
计算机网络定义
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 | 阶段描述 |
|---|---|
| 1969年 | 从从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 |
| 1985年 | 建成了三级结构的互联网 NSFNET。 |
| 1993年 | 逐渐形成多层次的 ISP 结构（包括主干、地区、本地 ISP）。 |
互联网交换点 IXP
主要作用是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要通过第三个网络转发。
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。又称额定速率或标称速率。
带宽
| 统计口径 | 含义描述 |
|---|---|
| 频域称谓 | 指某个信号具有的频带宽度。 |
| 时域称谓 | 某通道传送数据的最高能力。 |
吞吐量
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。
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，提高的仅仅是数据的发送速率（减小发送时延），而非比特在链路上的传播速率。
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 $\times$ 带宽（以比特为单位的链路长度）。
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。公式：$D = \frac{D_0}{1 - U}$。
非性能特征
费用、质量、标准化、可靠性、可拓展性、易维护性等。
计算机网络的体系结构
网络协议三要素
- 语法：数据与控制信息的结构或格式。
- 语义：发出何种控制信息，完成何种动作及响应。
- 同步（时序）：事件实现顺序的详细说明。
| 层次名称 | 功能描述 | 数据单元 |
|---|---|---|
| 应用层 | 通通过应用进程间的交互完成特定网络应用。 | 报文 |
| 运输层 | 提供进程间通用的数据传输服务 (TCP/UDP)。 | 报文段/数据报 |
| 网络层 | 在不同主机间提供分组传输服务 (IP)。 | 分组/IP数据报 |
| 数据链路层 | 将 IP 数据报组装成帧，在相邻结点间传送。 | 帧 |
| 物理层 | 透明地传输比特流。 | 比特 (Bit) |
- 分层的好处：独立性、灵活性、结构化、易实现维护、促进标准化。
- 五大核心功能：差错控制、流量控制、分段/重装、复用/分用、连接建立/释放。
实体、协议、服务与服务访问点
- PDU (Protocol Data Unit)：对等层之间传送的数据单位。
- SDU (Service Data Unit)：层与层之间交换的数据单位（本层 PDU = 下层 SDU）。
- 协议与服务：协议是“水平”的控制规则，服务是“垂直”的层间接口。
- SAP (Service Access Point)：相邻两层实体交换信息的地方。
TCP/IP 体系结构
Everything over IP 与 IP over Everything。
- 网际层 (IP) 是核心，力求简单。
- 网络接口层（对应 OSI 的协议体系）。
结语：计算机网络是通用的、可编程的硬件互连而成的系统。知识点梳理暂告一段落，后续将补充习题巩固。
