要点

互联网边缘部分和核心部分的作用，其中包含分组交换的概念。
计算机网路的性能指标
计算机网络分层次的体系结构，包含协议和服务的概念。

网络分类

电信网络
有线网络
计算机网络**（发展最快）**

趋势：三网合一

Internet

互联网，又译因特网。

Internet是由数量极大的各种计算机网络互连起来的。

互联网是覆盖全球的。

基本特点

连通性。 ——无论相距多远，都可以实现连通。
（资源）共享。 ——信息、软件、硬件等。

互联网概述

计算机网络由若干节点和连接这些节点的链路组成。

互连网（internet）：有多个网络通过一些路由器相互连接起来，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。

网络把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络连接的计算机常称为主机。

互联网基础结构发展的三个阶段

第一阶段

从单个网络ARPANET想互连网发展的过程。 1969年至1990年。

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连网相互通信，因而人们就把1983年作为互联网的诞生时间。

第二阶段

建成了三级结构的互联网。——使用三级网络使所有用户都能相互通信。

主干网 —— 使不同地区之间的用户相互通信
地区网
校园网（或企业网）

从1985年起，这种三级计算机网络覆盖了全美国主要的大学和研究所。
采用三级网络是因为考虑到了经济成本。

第三阶段

逐渐形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网。
由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的互联网主干网替代。
ISP（互联网服务提供者）

互联网标准化工作

互联网协会（ISOC），对互联网进行全面管理以及在世界范围内促进其发展和使用。
互联网体系结构委员会IAB，ISOC下面的一个技术组织，负责管理互联网有关协议的开发。

IAB下面设有两个工程部：

互联网工程部IETF
互联网研究部IRTF

制定互联网正式标准的阶段

互联网草案
建议标准
互联网标准

互联网的组成

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。
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。（提供连接和交换）

边缘部分

主机的某个进程和主机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：

客户-服务方式（C/S方式）：客户（客户进程）是服务请求方，服务器（服务器进程）是服务提供方。
对等方式（P2P方式）：

核心部分

路由器：路由器是一种专门的计算机，它是实现分组交换的关键构建，任务是转发收到的分组。

分组交换

分组交换采用存储转发技术，即把一个报文划分为几个分组后再进行传送。

报文：通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。

分组：在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段。在每个数据段前面，加上首部（一些必要的控制信息）后，就构成了一个分组。
分组又称为包。首部也称为包头。

主机是为用户进行信息处理的。路由器则是用来转发分组，即进行分组交换。

路由器暂存的是一个个短分组，而不是整个长报文。

分组转换的优点

高效：动态分配传输带宽
灵活：为每一个分组的ali选择最适转发路由
迅速：以分组为转送单位，无需建立连接
可靠（宏观）：可靠的网络协议，分布式多路由的分组交换网

分组交换的问题

时延：分组在各路由器存储转发时需要排队，这就造成了一定的时延。
首部开销：各分组必须携带的控制信息造成了一定的开销。

三种交换方式的特点

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点。好像在一个管道中传送。
报文交换：整个报文先传送到相邻节点，存储转发(全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点)。
分组交换：单个分组传送到相邻节点，存储转发(存储下来后查找转发表，转发到下一个节点)。

电路交换在传送大量数据时速率较快。
报文交换和分组交换在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
分组交换灵活性最好。

计算机网络在我国的发展

1994年4月20日，我国用64kbit/s专线正式连入互联网。从此，我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。

我国五个规模最大的公用计算机网络：

中国电信互联网CHINANET
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

计算机网络的类别

计算机网络的定义

（计算机网络的精确定义并未统一）

计算机网络主要由一些通用的，可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能够支持广泛的和日益增长的应用。

即：

计算机网络所连接的硬件包括不限于一般的计算机（还包括智能手机等设备）
计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种应用。

"可编程的硬件“表明这种设备一定包含有CPU。

几种不同类别的计算机网络

一、按照网络作用范围分类

广域网WAN
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN

PS：若中央处理器之间的距离非常近，则一般就称之为多处理机系统而不称它为计算机网络。

二、按照网络使用者分类

公用网
专用网

三、用来把用户介入到互联网的网络

接入网AN，称为本地接入网或居民接入网。
起到了让用户能够与互联网连接的”桥梁“作用。

计算机网络的性能

计算机网络的性能指标一般是指它的几个重要的性能指标，但除了这些重要的性能指标，还有一些非性能的指标，也对计算机网络的性能有很大的影响。

一、常见的七个性能指标

速率
带宽
吞吐量
时延
时延带宽积
往返时间RTT
利用率

1. 速率

数据的传送速率，也称为数据率或比特率。单位是 b i t / s bit/s bit/s（比特每秒）（或 b / s b/s b/s， b p s bps bps）。

与大单位的转化（在 b i t / s bit/s bit/s前面加上一个字母表示更大的单位）:

k ( k i l o ) = 1 0 3 k(kilo) = 10 ^ 3 k(kilo)=103 千
M ( M e g a ) = 1 0 6 M(Mega) = 10 ^ 6 M(Mega)=106 兆
G ( G i g a ) = 1 0 9 G(Giga) = 10 ^ 9 G(Giga)=109 吉
T ( T e r a ) = 1 0 12 T(Tera) = 10 ^ {12} T(Tera)=1012 太
P ( p e t a ) = 1 0 15 P(peta) = 10 ^{15} P(peta)=1015 拍
E ( E x a ) = 1 0 18 E(Exa) = 10 ^ {18} E(Exa)=1018 艾
Z ( Z e t t a ) = 1 0 21 Z(Zetta) = 10 ^ {21} Z(Zetta)=1021 泽
Y ( Y o t t a ) = 1 0 24 Y(Yotta) = 10 ^ {24} Y(Yotta)=1024 尧

PS：计算机中数的计算使用二进制，因而k表示1024,但在此处不做严格区分。

2. 带宽

带宽有两种不同的定义：

某个信道具有的频带宽度。也称为通频带。单位：赫、千赫、兆赫、吉赫
网络中某通道传送数据的能力。在单位时间内某信道所能通过的“最高数据率”。单位是 b i t / s bit/s bit/s。

3. 吞吐量

表示在单位时间内通过某个网络（信道、接口）的实际数据量。
单位 b i t / s bit/s bit/s

4. 时延

数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。
也称为延迟或迟延。
网络中的时延由以下几个部分组成。

发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
传播时延：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进行处理需要花费的时间。
排队时延：分组在进入路由器后再输入队列中排队等待花费的时间。

总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

5. 时延带宽积

时延带宽积 = 传播时延 ∗ 带宽时延带宽积= 传播时延 * 带宽时延带宽积=传播时延∗带宽
又称为 以比特为单位的链路长度。

6. 往返时间RTT

7.利用率

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

信道利用率并非越高越好。

根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

二、非性能指标

费用
质量
标准化
可靠性
可扩展性和可升级性
易于管理和维护

计算机网络体系结构

计算机#计算机网络体系结构的形成

系统网络体系结构SNA
开放系统互联基本参考模型OSI/RM（法律上的国际标准）
TCP/IP（事实上的国际标准）

协议与划分层次

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。
网络协议三要素：

语法：数据与控制信息的结构或格式。
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：时间实现顺序的详细说明。

、

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
1. 差错控制
2. 流量控制
3. 分段和重装
4. 复用和分用
5. 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。

具有五层协议的体系结构

分层	功能	数据传输单位	协议实例
应用层	通过应用进程间的交互来完成特定网络应用	报文	DNS、HTTP、SMTP
运输层	两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务	报文段（TCP）、用户数据报（UDP）	TCP、UDP
网络层	为分组交换网上的不同主机提供通信服务	IP数据报（简称数据表）
数据链路层	在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧	帧
物理层	考虑用多大的电压表示“1”或“0”，以及接收方如何识别出发送方所发送的比特。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少更引脚以及各引脚应如何连接	比特

实体、协议、服务和服务访问点

实体：研究开放系统中的信息交换时，表示任何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（或多个）进行通信的规则的集合。
协议是“水平的”，服务是“垂直的”。

透明：协议的实现保证了能够向上一层提供服务，使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议，即下面的协议对上面的实体是透明的。

计算机网络的协议还有一个很重要的特点，就是协议必须把所有不利的条件实现都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。

必须非常仔细地检查协议能否应付任何一种出现概率极小的异常情况。

本文是对*《计算机网络（第八版）》谢希仁著*的学习总结

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