第一章知识点

一、计算机网络在信息时代中的作用计算机网络的两个重要功能：

1.连通性

​ 连通性是指计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像互联网上的用户可以彼此直接连通。

2.共享

​ 共享是指资源共享，如：信息共享、软件共享、硬件共享。

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二、互联网概述

网络的网络

（1）计算机网络的组成

​ 计算机网络（简称网络）由若干结点和连接这些结点的链路组成。

（2）相关概念

​ ① 互联网（网络的网络）：
​ 网络之间通过路由器互连起来所构成的覆盖范围更大的网络；
​ ② 因特网（Internet）：
​ 世界上最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定互联网；
​ ③ 万维网（WWW）：
​ 环球信息网，是互联网所能提供的服务其中之一，是基于互联网运行的一项服务；
​ ④ 主机：
​ 与网络相连的计算机。

因特网发展的三个阶段

​ （1）从单个网络ARPANET向互联网发展；
​ （2）建成三级结构（主干网、地区网、校园或企业网）的互联网；
​ （3）逐渐形成多层次ISP（互联网服务提供商）结构的互联网。

因特网的标准化工作及相关组织

（1）所有的因特网标准都是以RFC的形式在互联网上发表。制订互联网的正式标准要经过以下三个阶段：

​ ① 互联网草案——有效期6个月，还不算是RFC文档；
​ ② 建议标准——从这个阶段开始成为RFC文档；
​ ③ 互联网标准——达到正式标准并分配编号。

（2）在国际上，有众多的标准化组织负责制定、实施相关网络标准，主要有以下几种：

​ ① 国际标准化组织（ISO）：制定的主要网络标准或规范，如OSI参考模型,HDLC等。
​ ② 国际电信联盟（ITU）：其前身为国际电话电报咨询委员会（CCITT），其下属机构ITU-T制定了大量有关远程通信的标准。
​ ③ 国际电气电子工程师协会（IEEE）：世界上最大的专业技术团队， 由计算机和工程学专业人士组成。其代表性研究成果是802标准。

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三、互联网的组成

互联网的组成

（1）如图1-1所示，按工作方式可将互联网分为如下两个部分：

​ ① 边缘部分：连接在互联网上的所有主机，用户直接使用来进行通信和资源共享；
​ ② 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务。

（2）按功能组成可分为通信子网和资源子网：

​ 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，为网络提供数据传输、交换和控制能力，实现联网的计算机间的数据通信， 其中通信子网包括物理层、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，面向网络用户提供各种网络资源与服务。

端系统之间的通信方式

​ 边缘部分的主机又称端系统，而计算机之间的通信是指“主机A中的某进程和主机B中的某进程进行通信”，在网络边缘的端系统之间的通信方式主要有以下两种：

（1）客户/服务器（C/S）方式

​ 如图1-2所示，客户（Client）和服务器（Server）是通信中所涉及的两个应用进程，客户（如A）是服务请求方，在知道服务器程序地址的前提下，主动向服务器发起请求服务；服务器（如B）是服务提供方，处理客户发来的请求，且服务器可同时处理多个远地或本地客户的请求。有时还有另外一种浏览器/服务器（B/S）方式，这仍是C/S方式的一种特例。

（2）对等连接（P2P）方式

​ 如图1-3所示，对等连接方式实质上还是使用了C/S方式，但对等连接中的每一台主机既是客户又是服务器，该方式可以支持大量对等用户同时工作。

三种数据交换方式

如图1-4所示，其中ABCD为四个终端设备，从通信资源的分配角度来看，交换是按照某种方式动态分配传输线路的资源，数据交换主要分为三种交换方式：

（1）电路交换

​ 电路交换是建立连接（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）的过程；像一个管道一样，使得整个报文的比特流连续地从源点到终点。

（2）报文交换

​ 采用存储转发技术，将整个报文先传送到相邻结点，存储下来后再查找转发表，转发到下一个结点的交换方式，是分组交换的前身。

（3）分组交换

​ 采用存储转发技术，将一个报文划分成几个分组后再进行传输，即对单个分组可进行存储与转发。

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四、计算机网络在我国的发展（略）

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五、计算机网络的类别

计算机网络的定义

​ 简单来讲，计算机网络是一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。

计算机网络的分类

（1）按网络的作用范围可分为：

​ ① 广域网WAN；
​ ② 城域网MAN；
​ ③ 局域网LAN；
​ ④ 个人区域网PAN。

（2）按网络的使用者可分为：

​ ① 公用网；
​ ② 专用网。

（3）按拓扑结构可分为：

​ ① 星形网络；
​ ② 总线形网络；
​ ③ 环形网络；
​ ④ 网状形网络。

（4）用来把用户接入到互联网的网络可分为：

​ ① 本地接入网；
​ ② 居民接入网。

六、计算机网络的性能

计算机网络的性能指标

计算机网络的非性能特征

（1）费用
（2）质量
（3）标准化
（4）可靠性
（5）可扩展性和可升级性
（6）易于管理和维护

七、计算机网络体系结构

实体、协议、服务、服务访问点

如图1-5表示计算机网络中相邻两层之间的关系。

（1）实体

​ 任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。

（2）网络协议（简称协议）

​ 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合，它的三个要素为：
​ ① 语法：数据与控制信息的结构或格式；
​ ② 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；
​ ③ 同步：事件实现顺序的详细说明。

（3）服务

​ 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，本层协议的实现需要下一层提供的服务。

（4）服务访问点

​ 同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方即服务访问点SAP。
【注意】协议与服务的区别：
​ ① 协议的实现保证了能够向上一层提供服务；下面的协议对上面的服务用户是透明的。
​ ② 协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则；服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原
语。

ISO/OSI参考模型和TCP/IP参考模型

计算机网络的各层及协议的集合就是网络的体系结构，通常包括两种常见模型：

（1）ISO提出的开放系统互联参考模型OSI/RM（简称OSI参考模型）；
（2）TCP/IP参考模型。

**OSI与TCP/IP参考模型的对比（重点）： **

相似之处：

​ ① 二者均采用分层的体系结构，且分层的功能也大体相似；
​ ② 二者均基于独立的协议栈的概念；
​ ③ 二者均能实现异构网络的互联。

不同之处：

​ ① OSI精确定义了服务、协议、接口的概念，而TCP/IP在这三个概念上没有明确区分；
​ ② OSI未偏向某种特定的协议，通用性良好，而TCP/IP则是对已有协议的描述；
​ ③ OSI在网络层支持无连接和面向连接的服务，而TCP/IP却认为可靠性是端到端的问题，选择在传输层支持无连接和面向连接的服务。

具有五层协议的体系结构

​ 如图1-6所示为计算机网络的体系结构图，本书后面章节将按照五层协议的体系结构进行讲解。

（1）物理层

​ 在物理媒体上为数据端设备透明地传送比特流，传输数据的单位是比特。

（2）数据链路层

​ 将网络层交下来的IP数据报组装成帧（Frame）进行传输，还能进行差错控制、流量控制和传输管理。

（3）网络层

​ 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

（4）运输层

​ 负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。主要两种协议：
​ ① 传输控制协议TCP：一种面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段；
​ ② 用户数据报协议UDP：一种无连接的、尽最大努力传输的服务，其数据传输的单位是用户数据报。

（5）应用层

应用层是体系结构中的最高层，直接为用户的应用进程提供服务。