计算机网络——概述（1）
1.1 计算机网络在信息时代中的作用
21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，计算机和网络已经成为当今信息时代的核心，已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。
大众熟悉的三大类网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络，其中发展最快并起到核心作用的是计算机网络。
互联网的两大特点
连通性
（1）上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频） ，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
（2）互联网具有虚拟的特点，无法准确知道对方是谁，也无法知道对方的位置。
共享
（1）所谓共享就是指资源共享。
（2）资源共享的含义是多方面的。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。
1.2 互联网概述
1.2.1 网络的网络
给出一些基本概念
计算机网络（简称：网络）：有若干结点和连接这些结点的链路组成，网络中的结点可以实计算机、集线器、交换机和路由器等。
互连网（internet）：网络之间通过路由器互连起来，构成的覆盖范围更大的计算机网络。因此互连网是“网络的网络”
互联网（Internet）：它起源于美国，是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互连网络。它采用TCP/IP协议族作为通信规则，是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。
主机：与网络相连的计算机
互联网是目前技术最为成功、应用最为广泛的计算机网络
internet 和 Internet 的区别
以小写字母 “i” 开始的 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网络。
以大写字母 “I” 开始的的 Internet（互联网或因特网）则是一个专用名词，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计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。
互联网与互连网不同点
| 互联网（Internet） | 互连网（internet） |
|---|---|
| 特指遵循 TCP/IP 标准、利用路由器将各种计算机网络互连起来而形成的、一个覆盖全球的、特定的互连网 | 泛指由多个不同类型计算机网络互连而成的网络 |
| 使用 TCP/IP | 除 TCP/IP 外，还可以使用其他协议 |
| 专用名词 | 通用名词 |
1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
第一阶段：从单个网络 ARPANET向互联网发展的过程。
1969年，美国国防部创建第一个分组交换网ARPANET。
1983年，TCP/IP 协议成为 ARPANET上的标准协议，使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互联网相互通信。
1990年，ARPANET正式宣布关闭。
第二阶段：建成了三级结构的互联网。
它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。
出现了互联网服务提供者ISP(Internet Service Provider)。任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到互联网。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP。
互联网交换点IXP：主要作用为允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要在通过第三个网络来分组
万维网WWW的诞生
互联网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出互联网究竟有多大。
互联网的迅猛发展始于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，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为互联网的这种指数级增长的主要驱动力。
万维网之父——蒂姆·伯纳斯·李
1.2.3 互联网的标准化工作
互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。
成为互联网正式标准要经过的阶段
- 互联网草案 (Internet Draft) ——有效期只有六个月，这个阶段还不是RFC文档。
- 建议标准 (Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC文档。
- 互联网标准 (Internet Standard) ——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号 STD xxxx。 一个标准可以和多个RFC文档关联。
现在简化为二个阶段：建议标准，互联网标准。
互联网标准的特点，是自发而非政府干预的；
1969年ARPANET时就开始发布RFC，至2021年3月最大编号为FC9003
1.3 互联网的组成
从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：
（1）边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
（2）核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
1.3.1 互联网的边缘部分
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统 (end system)。
端系统在功能上可能有很大的差别：
- 小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头。
- 大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。 端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个ISP。
我们说的：“主机A和主机B进行通信”指的是：“主机A的某个进程和主机B的另一个进程进行通信”，简称为“计算机之间通信”
端系统之间的两种通信方式
端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：
客户-服务器方式（C/S方式）
即Client/Server方式，简称为C/S方式。
在这种方式中,客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所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。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。
同时,实际应用中还具有以下特点
客户程序
（1）被用户调用后运行,在通信时主动向远地服务器发起通信。因此客户程序必须知道服务器程序的地址
（2）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统
服务器程序
（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求
（2）系统启动后即自动调用并一直不断运行着，被动地等待并接收来自各地的客户的通讯请求，因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址
（3）一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持
对等方式（P2P方式）
即Peer-to-Peer方式 ，简称为P2P方式。
对等连接 (peer-to-peer，简写为P2P) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
只要两个主机都运行了对等连接软件 (P2P软件) ，它们就可以进行平等的、对等连接通信。
双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
1.3.2 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，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的关键构建，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。
典型交换技术包括：
- 电路交换
- 分组交换
- 报文交换等
电路交换的主要特点
电路交换必定是面向连接的。
电路交换分为三个阶段：
- 建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；
- 通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；
- 释放连接：释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。
电路交换的通信线路利用率往往很低。
分组交换的主要特点
分组交换则采用存储转发技术。
分组交换的传输单元
- 每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。
- 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
- 每个分组在互联网中独立地选择传输路径。
- 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
路由器
在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
路由器处理分组的过程是：
- 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
- 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
- 把分组送到适当的端口转发出去。
分组交换的优点
报文交换
在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换 (message switching)。
报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。
三种交换技术的比较
1.4 计算机网络在我国的发展
1980年，铁道部开始进行计算机联网实验。
1989年11月，我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行。
1994年4月20日，我国用64kbit/s专线正式连入互联网，我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。
1994年5月，中国科学院高能物理研究所设立了我国的第一个万维网服务器。
1994年9月，中国公用计算机互联网CHINANET正式启动。
到目前为止，我国陆续建造了基于互联网技术的并能够和互联网互连的多个全国范围的公用计算机网络，其中规模最大的就是下面这五个：
- 中国电信互联网 CHINANET（也就是原来的中国公用计算机互联网）
- 中国联通互联网 UNINET
- 中国移动互联网 CMNET
- 中国教育和科研计算机网 CERNET
- 中国科学技术网 CSTNET
中国教育和科研计算机网CERNET(China Education and Research NETwork) 始建于1994年，是我国第一个IPv4互联网主干网。
2004年2月，我国的第一个下一代互联网CNGI的主干网CERNET2试验网正式开通，并提供服务。
中国互联网络信息中心CNNIC(ChiNa Network Information Center) 每年两次公布我国互联网的发展情况。
参考教材
《计算机网络》（第七版） 谢希仁著 电子工业出版社
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