第一章、计算机网络详解

本章节主要讲述计算机网络和协议（整个知识的概述），让大家对整个计算机网络有个初步的认识，对计算机通讯的协议有个初步的了解，后面的内容分别对各知识点进行详细讲解。

本章主要内容：

1.1 计算机网络在当今社会的作用

1.2 认识网络

1.3 开放式系统互联模型（OSI参考模型）

1.4 理解OSI参考模型

1.5 TCP/IP协议

1.6 计算机网络性能指标

1.7 网络分类

1.8 企业局域网设计

1.1 计算机网络在当今社会的作用

我们学习计算机网络的意义是什么，当今社会，我们对网络的依赖，可以说每天都离不开，它影响到我们生活的方方面面，我们网上购物，银行转账，网络聊天需要网络，我们通过网站购买车票，通过手机地图进行导航，通过医保网进行看病刷卡，现在我们还可以通过身份证在全国任何网点办理业务，和挂失/解锁，以及目前的生物识别技术等等。这些都是网络给我们带来的方便。

下一节将介绍计算机网络，让大家对计算机网络有个初步的认识。

1.2 认识网络（计算机网络的定义）

什么叫计算机网络呢？

比方说，这里有一间办公室，办公室里面有几十台计算机，这几十台计算需要让他们联网，就需要一个交换机，将这些计算机通过网线连起来，这个就是一个网络。

（计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。）

这只是其中一种定义，目前还没有对计算机网络统一的定义，因为它还处于不断发展阶段，不同阶段会有不同的定义。不管哪个定义都可以看出，计算机网络是一个由一些硬件设备和相应的软件系统组成的完整系统。

关于计算机网络的最简单定义是：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[TANE96]。

另外，从逻辑功能上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合，一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备；从用户角度看，计算机网络是这样定义的：存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的。

计算机网络从地理范围划分是一种通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种，所以计算机网络的概念比互联网的概念更广一些。

计算机网络的分类:

广域网(Wide Area Network):

局域网(Local Area Network):

城域网(Metropolitan Area Network):

个人区域网(Personal Area Network):

公用网(public network):

专用网(private network):

接入网(Access Network):

网络是由节点和连线构成，表示诸多对象及其相互联系。

什么叫互联网呢？

比方说，这家企业有多间办公室，每间办公室都有一个交换机将办公室内的计算机连起来，就构建了不同的网络。将不同的网络通过路由器这样的网络设备将它们连接起来，就是一个互联网络。

使用路由器将多个网络连接起来就构成了互联网。 全球最大的互联网（Internet）

　　互联网（英语：internet），又称网际网络，或音译因特网（Internet）、英特网，互联网始于1969年美国的阿帕网。是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。通常internet泛指互联网，而Internet则特指因特网。这种将计算机网络互相联接在一起的方法可称作“网络互联”，在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网，即是互相连接一起的网络结构。互联网并不等同万维网，万维网只是一建基于超文本相互链接而成的全球性系统，且是互联网所能提供的服务其中之一。

总结：

网络：使用集线器或交换机将计算机连接起来进行相互通讯的范围就是网络（不需要路由器）

互联网：使用路由器将不同的网络连接起来 就形成了互联网（需要路由器）

全球最大的网络：Internet 因特网

扩展资料（物联网）：

　　物联网（InternetofThings），顾名思义就是“物物相连的互联网”；是通过射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

　　物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。

物联网与互联网的区别

　　互联网：人们想要在互联网上了解某样信息，需要有人去收集这个相关信息，并上传到互联网上，才可供人们浏览。人在其中需要做大量工作，并难以动态地了解其变化。

　　物联网：物联网是互联网的延伸，通过各种感知设备，如射频识别、传感器、红外等，将信息传送到接收器，再通过互联网传送，通过高层应用进行信息处理，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现“管理、控制、营运”的一体化。

　　事实上，物联网的应用已经十分广泛，遍及公共安全、交通管理、军事国防、环境保护、能源电力、工业监测、物流管理、医疗健康、智能家居等多个领域。

家庭网络与企业网络的区别

 

家庭网络

家庭无线路由器工作原理：

家庭网络的特点是：人少、终端类型丰富（台式机、笔记本、手机、PAD、网络电视）、面积小、隔断多等特点。

企业网络

企业网络的特点是：人多、终端类型丰富、以有线网络为主，无线网络为辅；为公网用户提供服务。

因特网的发展：（三个阶段）

第一阶段：最初阶段

因特网是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。ARPA，全称是Advanced Research Projects Agency，是隶属于美国国防部的高级研究计划管理局。ARPANET是1969年美国国防部创建的第一个分组交换网，最开始的时候，这个小型网络结构非常简单，整个网络只有4个节点，是分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学的洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机。

这个最初的简单的ARPANET网络，所有要连接在该网络上的主机都直接与就近的结点交换机相连。

ARPANET是现代计算机网络诞生的标志. 1969年投入使用 后发展成为美国国防部高级研究计划署。

到了70年代中期，随着通信需求的增多，ARPA开始研究多种网络互连的技术，这种形式的互连网，就是后来因特网的雏形。

1983年，分为ARPAnet和纯军事使用的MILNET，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。因特网诞生。

1990年，ARPANET正式宣布关闭，完成了自己的试验使命。

第二阶段：三级结构的因特网(即主干网、地区网、校园网或企业网)

1985年，美国国家科学基金会NSF（National Science Foundation），围绕六个大型计算机中心建设计算机网络，即国家科学基金网NSFNET。这种类型的三级计算机网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，成为因特网中的主要组成部分。

1991年，这一年是因特网的爆发期，网络不再局限于美国，世界上的大量公司纷纷接入到因特网。同时，美国政府将因特网的主干网转交给私人公司经营，开始对接入因特网的单位收费，开始了因特网的商业化。

第三阶段：多层次ISP结构的因特网

ISP（Internet Service Provider），因特网服务提供者，或者也叫做因特网服务提供商，俗称“运营商”。

从1993年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的因特网主干网替代，政府机构不再负责因特网的运营。

ISP拥有从因特网管理机构申请到的多个IP地址，同时拥有通信线路（自己建造或租用）和路由器等连网设备。任何机构或个人，只要向ISP交纳规定的费用，就可以从ISP获得IP地址，通过ISP接入到因特网。

我们在日常生活中所说的“上网”，便是指“通过某个ISP接入到因特网”，换言之便是走哪个运营商的宽带连网。

用户通过ISP接入到互联网

IP地址的管理机构，不会把一个单个的IP地址分配给单个用户，而是把一批IP地址有偿分配给经审查合格的ISP。形象的说，就是机构只“批发”IP地址，不“零售”。

根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的的IP地址数目的不同，ISP也分为不同的层次。

多层次ISP结构的因特网

如上图，最高级别的第一层ISP的服务面积最大，一般都能够覆盖国家范围，都拥有高速主干网。

第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户。第三层ISP又称为本地ISP，是第二层ISP的用户，只拥有本地范围的网络。

为了使不同层次ISP经营的网络能够互通，1994年，创建了网络接入点NAP（Network Access Point）。网络接入点NAP用来交换因特网上的流量，NAP中安装有性能很好的交换设备。

NAP又称为对等点（peering point），表示接入到NAP的设备不存在从属关系而都是平等的。

除了NAP以外，目前比较大的第一层ISP是直接通过高速通信线路（2.5~10Gb/s或更高）和其他的第一层ISP交换数据，使通信更加快捷。

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）被广泛应用在因特网上，促使了因特网的指数级增长。

因特网用户指数级的增长

有两个名词需要区分一下。

internet，互联网或互连网，是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连形成的网络。

Internet，因特网，是一个专用名词，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，采用TCP/IP协议族作为通信的规则。

因特网在中国的发展

第一阶段(1987-1994):

中科院高能物理所建成了第一条与因特网联网的专线，实现了与欧洲及北美地区的电子邮件通信.

中国的互联网络历史是从使用开始的，在1987年9月20日，从北京向德国的卡鲁厄尔大学发送了第一封电子邮件（“Across the Great Wall we can reach every corner in the world ”，越过长城，走向世界），标志着中国人使用Internet的起点。

第二阶段(1994-1995): 教育科研网发展阶段

北京中关村地区及清华北大组成NCFC网并于1994年4月开通了与因特网的64千位/秒专线连接同时还设中国最高域名(CN)服务器。从此中国真正加入了全球因特网的行列。

第三阶段(1995---至今): 因特网在中国进入商用阶段

.1994年9月中国邮电部门开始联入因特网，建立北京上海两个出口。1995年6月正式运营从而拉开了中国因特网商用化发展的序幕。目前中国公用计算机互联网（CHINANET）已成为中国因特网的骨干网。

1996年发布了中国人写的第一个RFC文档，即RFC1922，又于2004年发布了RFC3743。RFC即Request For Comments（请求意见稿），是一系列以特定编号，用来记录互联网规范、协议、过程等的标准文件。基本的互联网通信协议都有在RFC文件内详细说明。RFC文件还额外加入许多的论题在标准内，例如对于互联网新开发的协议及发展中所有的记录。RFC文档在一定程度上代表了我们参与网络、推动网络发展的标志。

1997年中国四大网络互联互通，国务院授权中科院创立和管理中国互联网络信息中心CNNIC用来管理互联网络资源。

2006年，我国建成世界上最大的纯IPv6网络，即CNGI。

2012年，出现了 “互联网+”的概念，互联网与各个传统行业相结合。

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