计算机网络笔记（1）

注：笔记主要来自作者谢希仁编著的《计算机网络》一书，侵删
若有不当，欢迎指出

第一章（概述）

1.1（计算机网络在信息时代的作用）

互联网（因特网）的两个重要基本特点（功能）

连通性（跨距离）
共享（资源共享）

1.2（互联网概述）

网络（计算机网络）由若干结点和连接这些结点的链路组成。

node译作结点时属于计算机网络的内容，译作节点属于数据结构中的内容

结点：可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。
互连网：网络的网络（网络之间通过路由器互连起来）。

网络连接计算机（主机），互连网连接网络（通过路由器）

互连网基础结构发展的三个阶段：

第一阶段：单个网络ARPANET向互连网发展的过程。
第二阶段：建成三级结构的互联网（主干网、地区网和校园网（企业网））
第三阶段：逐渐形成多层次ISP结构的互联网。

ISP（Internet Service Provider）：互联网服务提供者（互联网服务提供商，例如中国电信、中国移动等公司），可分为主干ISP、地区ISP、本地ISP。
internet：互连网（通用名词）。
Internet：互联网/因特网（专用名词，全球最大的特定互联网，采用TCP/IP协议族作为通信的规则，前身是ARPANET）。
IXP（Internet eXchange Point）：互联网交换点，允许两个网络直接相连并交换分组，无需通过第三个网络来转发分组，
WWW（World Wide Web）：万维网，如果应用层只使用了HTTP协议，就称为万维网。（万维网是以因特网为基础的，是因特网的一个具体应用实例，浏览某个网页或网站就是使用万维网。）

1.3（互联网的组成）

从工作方式上可划分互联网为两大块：

边缘部分（用户直接使用）：由连接在互联网上的主机组成。（负责收发）
核心部分（为边缘部分提供服务）：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。（负责传送）

端系统：互联网边缘部分上的主机。
主机之间的通信：主机A上的进程与主机B上的进程之间的通信。

网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：

C/S方式（客户-服务器方式）（B-S（浏览器服务器）是C/S的一种特例）
客户端和服务器都是指通信中涉及的两个应用进程。
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
P2P方式（对等方式）
本质上仍是客户-服务器方式，但每一台主机即是客户又是服务器。

路由器：一种专用计算机，在网络核心部分起特殊作用，是实现分组交换的关键构件，负责转发收到的分组（网络核心部分最重要的功能）。

电路交换：

必须经过“建立连接”->“通话”->“释放连接”这三个步骤的交换方式称为电路交换。（电路交换是面向连接的）
交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源。（按通信资源的分配角度）
特点：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。
缺点：传送计算机数据时，线路的传输效率低（计算机传输的突发式特点导致）。

分组交换：

报文：要发送的整块数据。
分组：将数据分成多个等长小段，每段前加上必要的控制信息组成的首部（包头）构成一个分组（包）。
采用存储转发技术：报文分组后再传送。
主机作用：为用户处理信息，并且可以和其他主机通过网络交换信息。
路由器作用：用来转发分组。（暂存分组->查表找接口->从端口转出）
优点：高效、灵活、迅速、有效。
缺点：
1、分组在各路由器存储转发时需要排队
2、各分组必须携带的控制信息造成了一定的开销
3、需要专门的管理和控制机制

报文交换：
与分组交换类似，采用存储转发技术，但不拆分报文（不分组）。

三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点。
报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一结点。
分组交换：单个分组传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一结点。

1.5（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。（其中较好的一个定义）
网络分类

按作用分类：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）
按使用者分类：公用网、专用网

接入网（AN）：把用户接入到互联网的网络

1.6计算机网络的性能

速率：数据的传输速率/数据率。（b/s）
带宽：原指某个信号具有的频带宽度（频域），现指单位时间内网络中某通道所能通过的“最高数据率”（时域）。
吞吐量：单位时间内通过某个网络的实际的数据量。
时延：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延

发送时延：发送数据时数据帧从结点进入传输媒体所需要的时间。（ $发送时延=\frac{数据帧长度(bit)}{发送速率(bit/s)}$ ）
传播时延：电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。（ $传播时延=\frac{信道长度(m)}{电磁波在信道上的传播速率(m/s)}$ ）
处理时延：主机或路由器收到分组时处理花费的时间
排队时延：排队时延的长短往往取决于网络当时的通信量

时延带宽积（又称以比特位单位的数据链路长度）：时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
利用率：

信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的。
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。

信道和或网络的利用率过高会产生非常大的时延

1.7（计算机网络体系结构）

计算机网络体系结构采用分层的设计方法。
OSI：开放系统互连基本参考模型（OSI/RM）
两个国际标准：法律上的国际标准OSI、事实上的国际标准TCP/IP
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。（结构应该是层次性的）
协议结构分层的好处：各层独立，灵活性好等。
网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。
体系结构是抽象的，实现是具体的，真正运行的是计算机硬件和软件。

计算机网络体系结构：

OSI包括七层。
TCP/IP包括四层：应用层、运输层、网际层和网络接口层。
综合OSI和TCP/IP后包括五层。

应用进程的数据在各层之间的传递过程中所经历的变化：

实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制多个对等实体进行通信的规则集合。（必须考虑到所有不利条件以应付各种异常情况）
在协议控制下，对等实体只能向上一层提供服务，实现本层协议，接受下一层提供的服务。（下面的协议对上面的实体是透明的）
协议是“水平的”（控制对等实体通信的规则），服务是“垂直的”（下层向上层提供服务）
服务访问点：同一系统内，相邻两层实体间进行交互的地方。

TCP/IP协议的四层表示方法：