计算机网络的发展与基本概念

一、计算机网络发展史

1.【单个网络ARPANET】交换机直连计算机
2.【三级结构互联网】主干网——地区网——校园网
3.【多层次ISP互联网】主干ISP——地区ISP——公司、校园、家庭…

二、计算机网络的层次结构

三、现代互联网的网络拓扑

【家庭】终端——路由器——网关——地区ISP
【企业】终端——路由器——内部网关——统一网关——地区ISP
【核心部分】地区ISP——主干ISP——路由器

四、计算机网络的性能指标

1.【速率】bps = bit/s
2.【发送时延】数据长度 ( b i t ) 发送速率 ( b i t / s ) \frac{数据长度(bit)}{发送速率(bit/s)} 发送速率(bit/s)数据长度(bit)
3.【传播时延】传输路径距离传播速率 ( b i t / s ) \frac{传输路径距离}{传播速率(bit/s)} 传播速率(bit/s)传输路径距离
4.【排队时延】数据包在网络设备中等待被处理的时间
5.【处理时延】数据包在网络设备中被处理的时间
6.【RTT】数据报文在端到端中往返一次的时间

五、物理层介质

比特位是物理层的基本单位
1.【有线介质】双绞线、同轴电缆、光纤等
2.【无线介质】红外线、激光等

六、信道

信道是往一个方向传送信息的媒体
1.【单工通信信道】只能单方向通信（电视机、收音机等）
2.【半双工通信信道】双方都可以收发信息，但不能同时进行
3.【全双工通信信道】双方可以同时收发信息（网络）

七、数据链路层

帧是数据链路层的基本单位
【封装成帧】发送端在数据首位添加帧标记以形成帧
【透明传输】为了解决帧数据内出现控制字符而导致误识别，需要在控制字符前添加转义字符
【差错检测】发送端和接收端按同一规则对数据进行校验，通过对比校验值来确定数据是否一致
①奇偶校验码：将比特位相加，若奇则标记1，若偶则标记0
②循环冗余校验码CRC：
例如，使用CRC计算101001的可校验串，G(x) = x³ + x² + 1
由G(x) = x³ + x² + 1可知，二进制位串为1101，最高阶为3
在101001末尾添加3个0，即101001000
再用模二除法将101001000除以位串1101，得001
将000替换为得到的结果001，最终结果为101001001

当G(x) = x + 1时，循环冗余校验码将退化为奇偶校验码

八、MTU

MTU（Maximum Transmission Unit）称为最大传输单元，数据帧长度不能超过MTU
以太网MTU一般为1500字节
路径MTU由链路中最小的MTU决定

九、MAC地址

MAC地址即设备的物理地址，每一个设备都有唯一的MAC地址
MAC地址有48位，使用十六进制表示
由“MAC地址 - 硬件接口”所组成的表称为MAC地址表

十、以太网协议

以太网可以完成相邻设备的数据帧传输
当已知接收方MAC地址所对应的硬件接口时，路由器可直接向该网络接口发送数据帧
当未知接收方MAC地址所对应的硬件接口时，路由器会向所有设备发送数据，所有设备会返回对应的地址，路由器找到对应的设备后再向该设备发送数据帧