计算机网络高分笔记第一章

第一章 计算机网络体系结构

·大纲要求

一、计算机网络概述：

1．计算机网络的概念、组成与功能；

2．计算机网络的分类；

3．计算机网络与互联网的发展历史；

4．计算机网络的标准化工作及相关组织。

二、计算机网络体系结构与参考模型：

1．计算机网络分层结构；

2．计算机网络协议、接口、服务等概念；

3．ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型。

·本章知识体系框架图以及公式总结

计算机网络概念，组成，功能，分类，发展，标准化工作及其组织计算机网络的分层结构实体、协议、接口、服务、体系结构一些互相连接的、自治的计算机的集合资源子网和通信子网 1.数据通信（最基本功能）2.资源共享3.信息综合处理4.负载均衡5.提高可靠性6.分布式处理（1）按范围划分：广域网、城域网、局域网、个人区域网（2）按使用者划分：公用网、专用网（3）用来把用户接入到因特网的网络：接入网（4）按交换功能划分：电路交换、报文交换、分组交换（分为数据报和虚电路）、混合交换（报文交换+分组交换）单个网络ARPANET→三级结构的因特网→多层次ISP结构的因特网互联网草案（还不是RFC文档）→建议标准（是RFC文档）→草案标准→互联网标准1.国际标准化组织ISO2.电气和电子工程师协会IEEE3.国家标准与技术协会（NIST）等等表示层会话层传输层网络层应用层物理层数据链路层表示同一结点相邻层之间交换信息的连接点，下层通过接口向上层提供服务各层向它的直接上层提供的一组原语或操作。可分为两大类：面向连接服务与无连接服务。计算机网络各层及其协议的集合为网络中的数据交换而建立的规则、标准或规定称为网络协议表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

·课本导读

一．计算机网络的概念、组成与功能

【定位】 概念：课本17页1.5.1 组成：请看疑问点（2） 功能：请看疑问点（3）

【可能疑问点】（1）自治计算机就是能够进行自我管理、配置和维护的计算机（我们现在用的电脑），像以前的终端（只有显示器，仅仅显示数据），就不能叫做自治计算机了。

（2）从逻辑功能上讲，计算机网络由通信子网和资源子网两部分构成：

1.通信子网：由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，它为网络提供数据传输、交换和控制能力，实现连网计算机之间的数据通信（包括物理层、数据链路层、网络层）。 2.资源子网：由主机、终端以及各种软件资源、信息资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与服务。

（3）计算机网络具有以下一些基本功能：1.数据通信：它是计算机网络最基本的功能。包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由选择、多路复用等子功能。2.资源共享：包括数据资源、软件资源以及硬件资源。3.信息综合处理：将分散在各地计算机中的数据资料进行集中处理或分级处理。如自动订票系统、银行金融系统、数据采集与处理系统等。4.负载均衡：即将工作任务均衡的分配给计算机网络中的各台计算机。

5.提高可靠性：指计算机网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为替代机。6.分布式处理。

二．计算机网络的分类

【定位】 课本17页1.5.2

【可能疑问点】关于接入网AN，请返回课本第五页看看ISP的概念，了解即可。

三．计算机网络与互联网的发展历史

【定位】 课本第3页1.2.2

【可能疑问点】 无，了解即可。

四．计算机网络的标准化工作及相关组织

【定位】 课本第6页1.2.3

【可能疑问点】 无，了解即可。

五．计算机网络分层结构

【定位】 课本第26页

【可能疑问点】 无，对分层的解释请参考知识点扩展与深度总结2.

六．计算机网络协议、接口、服务等概念

【定位】 课本30页1.7.4

【可能疑问点】 （1）协议：请参看25页1.7.2 （2）对等实体：两栋7层的楼房A和B，A的第N层和B的第N层就是对等实体。（3）透明：请参考知识点扩展与深度总结5. （4）接口：又叫作服务访问点，从物理层开始，每一层都向上层提供服务访问点，只需在脑子形成这么一种概念，没有接口我就不能给你服务。就类似于你要我服务你，你得给我提供钱（接口）。（5）服务：可分为2大类，面向连接和面向无连接，请参考知识点扩展与深度总结10。

七．ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型

【定位】 课本27页1.7.3

【可能的疑问】 ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型对比请参考表1-1。还要求能默写出五层结构，以及每层所完成的任务、功能、协议（碰到选择题能勾对即可），请参考知识点扩展与深度总结11。

OSI参考模型 TCP/IP 参考模型

1. 3个主要概念：服务、接口、协议

2. 协议有很好的隐藏性

3. 产生在协议发明之前

4. 共有7层：

网络层：连接和无连接

传输层：面向连接 1. 没有明确区分：服务、接口、协议

2. 产生在协议发明之后

3. 共有4层：

网络层：无连接

传输层：面向连接和无连接

表1-1 OSI参考模型与TCP/IP参考模型特性对比

·知识点扩展与深度总结

1. 考研专业课的复习中不少同学会被MB/s与Mb/s这两个单位和Kb的含义混淆，在此提前做一个辨析。

【辨析】其一：MB/s的含义是兆字节每秒，Mb/s的含义是兆比特每秒，前者是指每秒传输的字节数量，后者是指每秒传输的比特位数。二者是完全不同的。Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte＝8bit，是1：8的对应关系。因此1MB/s等于8Mb/s。比如家庭上网一般都是2M带宽，而这个2M默认就是2Mb/s，而不是2MB/s，所以2M用户的下载速度被限制在256KB/S（2Mb/8）。其二：很多参考书上Kb/s中的K有时候是指103,有时候是指210，在此做一个统一规定，当使用Kb来描述磁盘容量时（即计算机领域），一律使用210，如果是描述带宽或者数据传输率（即通信领域）一律使用103。

2. 计算机网络为什么要采用分层结构？

【故事助记】任何一个公司都是从小企业创办而来，当你某个公司规模很小时，比如只有一个老总和三个员工，当然老总和员工可以处于一个平面，不需要分层，员工可以直接向老总讨论问题，那么请大家仔细思考如果该公司是诸如微软这样的公司（也就是计算机网络相当之大），当然比尔盖茨是处于最高层，他的功能就是实现公司的长远发展，不可能微软的员工每天与比尔盖茨讨论这个功能模块应该使用哪种算法。所以说当网络结构大了，就必须要分层，并且每一层实现对应的功能，共同前进，才会有更好的发展。但是，分层又不能太多，因为如果分层太多，资源就浪费很多，就犹如政府给灾区拨款，中间经历的层次越多，到达灾区手中的钱就越少，也就是错误越多，可见TCP/IP的4层结构（为了更好的描述各层的工作原理经常被看成是5层）绝对体现了中国的中庸之道，完美至极。

3. 传播时延、发送时延、处理时延区分。

【故事助记】时延指将数据从通信网的一端传送到另一端所需要的时间。它由三部分组成：发送时延、传播时延和处理时延，关于各种时延的专业解释请看课本19页，下面通过一个生活例子来帮助理解。某运输公司用1辆卡车送货到A地，则该辆卡车从发动到走出该运输公司的大门的时间就是发送时延，当然在路上肯定会有收费站，那么需要排队交钱，排队的时间就是处理时延，而从该运输公司的大门到到达A地为止就是传播时延。补充一点：传输时延就是发送时延，传输时延不等于传播时延，千万记住！

4. （1）带宽为1Mb/s 的网络比带宽为1Kb/s 的网络比特位在链路的传输速率要高很

多？

（2）带宽为1Mb/s 的网络比带宽为1Kb/s 的网络的数据传输率大得多？

【辨析】带宽在过去通信干线用来传送模拟信号时是指信号最高频率与最低频率之差,单位为Hz。随着数字信号在通信中的广泛应用，带宽表示在数据链路上每秒传输的比特数，不是字节数，所以一般带宽的单位是1Mb/s(或者直接写1M)，而不是1MB/s.即使是1MB/s，也要化成1Mb/s(转化方法就是直接乘以8)。

（1）带宽越宽的含义就是发送每一位比特的速度变快，而不是每一位比特在数据链路的速度快。就好比某中学有2扇门，一个大门，一个小门，当大家放学时大门肯定每秒出去的人数更多，对应带宽越大，但是无论是从大门还是小门走出去之后，每个同学走出门后，在回家的路上速度都是一样的。所以（1）的结论是错误的，而正确的描述应该是带宽为1Mb/s的网络比带宽为1Kb/s的网络比特位在链路传输速率是一样的。

（2）数据传输率是由总时延（总时延=发送时延+传输时延+处理时延）决定的，而带宽仅仅是决定了发送时延，比如A同学从大门走出去比B同学从小门走出去节省10秒钟，但是A和B同学从学校到家各自的时间都是1小时，这样的话总时延就几乎一样，在这种情况下带宽为1Mb/s 的网络比带宽为1Kb/s 的网络的数据传输率大不了多少，但是如果A、B同学家都住在学校对面的话（出了大门回家只需10秒钟），在这种情况下，带宽为1Mb/s 的网络比带宽为1Kb/s 的网络的数据传输率就有可能大很多，综上，（2）的结论是错误的。

5. 怎么去更好的理解透明性？

【故事助记】每个人都用过MP3，透明性就是指我们不需要知道MP3的内部工作原理，但是我们需要清楚每个按钮完成什么样的功能，至于这个功能内部是怎么实现就不是我们的事情了，即透明性。

6. 主机A与主机B的通信的实质是什么？

【故事助记】我们把A栋楼和B栋楼看成是两台主机，A栋楼的甲想给某物品给B栋楼的乙，甲和乙分别看成是主机上的两个进程，则就类似两台主机传送数据，那么甲所给的物品不能仅仅只放在B栋楼的门口吧？肯定要将衣服交给乙的手上才行，所以说两台主机的通信实质上是两台主机的进程在相互通信。在补充一点：假设A、B宿舍都是单人间，每个房间都有一个人（一个进程）那么房间号就是端口号（现在不清楚没关系，后面讲到TCP协议的时候会仔细讲端口号）。

7. 传输速率与传播速率的区别？

【辨析】传输速率是发送速率，传播速率是信号在信道上的传播速度，千万不要搞混！

8. 信道利用率与网络利用率的区别？

【辨析】信道利用率是指某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。而网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。但是需要注意一点，不是信道利用率与网络利用率越高越好，因为利用率越高，会导致数据在路由器转发的时候时延过长。

9. 关于OSI模型参考模型的工作原理.

【故事助记】下面通过给朋友发一封电子邮件的例子来解释下7层的工作原理。在发邮件的过程中，首先要在应用层来编辑这个信件，然后再把编辑好的信件发给表示层，这时表示层会把这个信件加密当然也可以不加，为了提高速度表示层就要把它压缩，然后再转给会话层，这时会话层就是把信息发给你，并提示你，现在有人要给你发邮件了，要你准备好，然后再把这个信息发送给传输层，这时传输层就会把这个信件分段，其目的是数据无法一次被传输，所以要分段，然后被分割的这件信件再次被传输到网络层，这时网络会对数据段再次进行封装并加入包头（形成数据报），其实从应用层开始每往下层传输一次就会加入一次包头（在数据链路层既要加包头又要加包尾）及其相关信息,不仅如此网络层还要对于传输路径进行一种选择，之后再传给数据链路层，数据链路层