计算机网络(谢希仁)概述笔记
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1.1概述
21世纪的重要特征：数字化、网络化、信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。
三网：电信网络，有线电视网络，计算机网络
因特网起源于美国，是世界上最大的国际性计算机互联网。
网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
网络中的结点可以是：计算机、集线器、交换机或路由器。
网络和网络还可以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`，又称`网络的网络`。
因特网是世界上最大的互连网络。
主机：一般把连接在因特网上的计算机都称为主机。
网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。
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1.2互联网概述
1.2.1网络的网络
计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起。
与网络连接的计算机常称为主机。
internet（互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络Internet（互联网或因特网）是一个专有名词，它指当前全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的
ARPANET
因特网发展的三个阶段：
第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。
第二阶段：三级结构的因特网NSFNET，分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。
第三阶段：多层次ISP结构的因特网。
ISP：因特网服务提供者，分为主干ISP、地区ISP、本地ISP。
IXP：因特网交换点，允许两个网络直接相连，并交换分组，而不再需要通过第三个网络来转发分组。
IXP通常工作在数据链路层的网络交换机。
1.2.3互连网的标准化工作
互连网协会（ISOC）下设技术组织互连网体系结构委员会（IAB）负责互连网有关协议的开发
IAB下设两个工程部
互联网工程部IETF：主要针对协议的开发和标准化。
互联网研究部IRTF：研究一些需要长期考察的问题，包括互连网的一些协议，应用，体系结构等等。
互联网标准以RFC（请求评论）形式在互联网上发表
制定互联网标准需要经历以下三个阶段
（1）互联网草案
（2）建议标准这个阶段开始就成为RFC文档
（3）互联网标准
1.3互联网组成
按工作方式分：
边缘部分，由所有连接在网络上的主机组成，由用户直接使用
核心部分，由大量网络和连接这些网络的路由器组成，向用户提供服务（连通性和交换）
边缘部分通信方式由两种
C/S客户-服务器模式，两个主机通信时，一个主机主动请求服务，另一个主机收到请求后提供服务
P2P对等连接，对等模式，两个主机不区分谁是服务请求方，谁是服务提供方
核心部分的路由器非常重要，它采用存储转发的方式转发分组，是实现分组交换的关键构件
电路交换的特点：
1.建立连接(占用通信资源)
2.通话(一直占用通信资源)
3.释放连接(归还通信资源)
在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
线路传输的效率十分低。
分组交换的特点：
分组交换采用`存储转发`技术，要发送的数据称为`报文`，在发送之前，把较长的报文划分
为更小的等长的`数据段`，在每个数据段前面加上一些必要的控制信息组成`首部`(又称包头)后，就构成了一个分组(又称包)。
分组是因特网传送的数据单元。
分组交换的优点：
-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，为每一个分组独立的选择转发路由
-迅速，以分组为传送单位，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，是网络由很好的生存性
电路交换-整个报文的比特流连续地从源点直达重点，好像在一个管道中发送
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（这只是报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后找转发表，转发到下一个结点
1.5计算机网络定义
计算机网络的精确定义并未统一。
最简单的定义是：
一些互连的、自治的计算机的集合。
互连指计算机之间能够进行数据通信或交换信息，
自治指独立的计算机，有自己的硬件和软件，可以单端运行使用。
目前通常认为计算机网络是指将不同地理位置，具有独立功能的多台计算机及网络设备通过通信线路连接起来，
在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议得共同管理和协调下实现资源共享和信息传递的计算机系统。
1.5.2计算机网络分类
按网络作用范围进行分类
（1）广域网WAN：作用范围通常为几十到几千公里，又称远程网，是因特网的核心部分。
（2）城域网MAN：作用范围一般是一个城市，城域网可以为一个或几个单位所拥有，也可以作为一种公用设施，用来把多个局域网进行互连，多采用以太网技术。
（3）局域网LAN：一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路连接。
（4）个人局域网PAN
按网络使用者进行分类
（1）公用网，指电信公司出资建造的大型网络。
（2）专用网，某部门、某行业自己建造的网络，不对外人提供服务。
还有一种特殊的计算机网络：`接入网AN`，又称本地接入网或居民接入网，用来把用户接到因特网的网络。
1.6计算机网络性能
速率，连续在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，又称比特率，一般指额定速率或标称速率
单位进制是10的3次方
带宽，描述网络的通信线路传送数据的能力，在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的`最高速率`
吞吐量，在单位时间内通过某个网络的数据量。
时延:指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段到另一端所需要的时间
发送时延，帧长(b)/发送速率(b/s)，主机或路由器发送数据帧所需要的时间，送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完所需的时间
传播时延，信道长度(m)/在信道上的传播速率(m/s)，电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
处理时延，主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间进行处理。
排队时延，分组在经过网络传输时，要经过许多路由器，但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。
在输出队列中排队等待转发。
时延带宽积，传播时延X带宽，又称以比特为单位的链路长度，表示链路可以容纳多少个比特，
往返时延RTT，从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
利用率，利用率过高会产生非常大的时延
信道利用率，某信道有百分之几的时间是被利用用的。
网络利用率，全网络的信道利用率的加权平均值。
1.7计算机网络体系结构
网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议由以下三个要素组成
语法：数据与控制信息的结构或格式（所交换的信息的格式）
语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作，以及做出何种响应
同步：事件实现顺序的详细说明（收发双方的时序关系）
分层的好处：各层之间是独立的，灵活性好，结构上可分割开，易于实现和维护，能促进标准化工作
通常情况下各层所要完成的功能主要有
差错控制，流量控制，分段和重装，复用和分用，连接建立和释放
计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。
换种说法，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构建所应完成的功能的精确定义【GREE82】
1.7.3具有五层协议的体系结构
OSI（开放系统互联基本参考模型OSI/RM简称OSI）是七层的体系结构；
第N层实体在实现自身定义的功能时，只使用(N-1)层提供的服务
N层为N十1层提供服务
最低层只提供服务，是提供服务的基础。
最高层只是用户，是服务的使用者。
中间层既
是用户，又是服务提供者。
仅在相邻层间有接口，且下层提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽
TCP/IP是四层的体系结构
应用层、运输层、网际层和网络接口层。
五层协议的体系结构
5：应用层，定义应用进程间通信和交互的规则，通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
4：运输层，负责向两个主机中进程间的通信提供通用的数据传输服务
传输控制协议TCP：提供面向连接的，可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段
用户数据报协议UDP：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，不保证数据传输的可靠性，其数据传输的单位是用户数据报
3：网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，同时也负责选择合适的路由，
是源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机
2：数据链路层，将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧1：物理层
各层的数据单元、单位：
OSI把对等层次之间的传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU
应用层：报文
传输层：
TCP：报文段
UDP：用户数据报
网络层：IP数据报（分组、包、数据报）
数据链路层：帧
物理层：比特
1.7.4实体、协议、服务和服务访问点
实体：可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议：控制两个对等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。
而要实现本层协议，还需使用下层所提供的服务。
1.7.5TCP/IP体系结构。
