计算机网络之简单概念

自己是看谢希仁老师的《计算机网络简明教程》第三版学习的，接下来的笔记主要都是他书上的知识。自己觉得重要需要记录或者有自己的理解，就记录下来。

计算机网络的本质：

计算机网络是由若干结点（node）和连接这鞋结点的链路（link）组成到的。结点可以是计算机（个人PC、服务器等，可以称为主机）、集线器、交换机或者路由器等。这样就形成了一个闭环的圈子。而且不同的主机都可以直接或者间接地互相联系。而后，只要每一台主机都有一个标识码作为区分，就可以相互访问。这是大概的流程。具体下来，还有很多壁垒或者细节上的讨论而已。
所以，关键有两个点：一是每两个主机都要有物理上的通路，二是每台主机都要有标识码（在Internet里，即是IP地址，但是局域网、内网之类，本质上就是需要一个标识码而已）。

计算机网络的表示：

计算机网络用一个云来表示一个网络，云里还可以包括云，所以不断包括的最后就是，形成了世界上最大的网络Internet（注意：internet是一个通用名词，任何一个网络都可以说是internet，但是Internet是专有名词，是指世界上互联的这个最大到的网络，即是互联网）。一朵云与外界连接，靠的是路由器。

ISP 和 IXP：

ISP，即 Internet Service Provider，互联网服务提供者。它们负责申请得到 IP 地址，并分派给下一级的 ISP，或者直接给用户，用户通过这个 IP 地址连入 Internet 。ISP 分为主干 ISP，地区 ISP，本地 ISP 。三大运营商即是主干 ISP 。
通过 ISP 通信的话，一台主机要去和另一台主机通信，必须将地址传递给上一级 ISP ，一直传递到最高级的 ISP。但是如果源主机和目的主机都在同一个地区 ISP 里，这样的路径就是浪费时间。所以，可以使用 IXP （Internet eXchange Point），互联网交换点。 IXP 可以允许两个网络直接相连并交换数据。
IXP 的结构非常复杂，一般是由一个或者多个网络交换机组成， ISP 再连接到这些网络交换机的相关端口上，常采用工作在数据链路层的网络交换机。

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，这是用户直接使用的（包括个人主机和服务器等等），这部分的功能是为整个网络提供数据来源。
——核心部分，由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分的功能是为整个网络提供连接。
边缘部分，按照源 / 目的主机的不同，可以分为是：客户-服务器（C / S方式，即是client-server）方式，对等（P2P，peer-to -peer）方式。第一种方式，服务器不需要预先知道客户机的地址，而第二种就是又作为服务器，又作为客户机，所以都要预先知道对方的地址。但是本质都是，要通过核心部分，将数据发给已知地址的对方。

核心部分，起关键作用的是路由器（router）。它是实现分组交换的关键组件，其任务是转发收到的分组。但是分组是什么呢，接下来详讲。
在打电话时，是电话线都连到一个交换机这里，接线员物理搭线，使源-目的机构成通路。在通话的全部时间里，通话的双方都始终占有这条物理连接线路的资源。而互联网如果是这样的话，比如我登录微博就要固定地建立一条物理连线直到退出微博 app 的话，对微博服务器来说，可能是要无时无刻不承接着上百万的物理连线，可能不用等胡歌结婚，平时使用就被挤爆了。
而且计算机网络通信的话，源-目的机交换数据，只是很短暂的过程，在 baidu 查询一个百度经验，数据传送的时间只是我发送查询的这个字段给服务器，和服务器返回这个经验的内容而已，当我在浏览这条经验时，是不需要交换信息的，所以使用电话线固定连接的方式，对于网络来说不适合。

存储转发的思路：

现在使用的是，存储转发的技术。即是，我们需要发送内容，点击发送按钮时，才建立联系。将报文分成若干等份，并加上首部，构成分组，发给路由器，路由器先缓存分组，解析首部，查找转发表，根据目标机的 IP 地址，自己选择合适的接口，发给下一台路由器，层层推进，一直到目标机。（当然，存储转发并不都是分组交换，也可以是报文交换）这里，有一些概念：
报文（message）：要发送的整个数据；
分组（packet）：又称包，分为两部分。前部分是首部（header），后部分是将报文分成一个个等长的单位数据段，构成分组。
首部（header）：又称包头。这部分是一些控制信息，比如记载了源机、目标机的 IP 地址。
分组交换存在的问题，就是分组在路由器里先缓存，排队进行解析，造成延时。而且每个包的首部，也是额外的浪费，但是，一般其对网络的利用率还是远远的高。

计算机网络的性能指标：

——速率，指数据的传送速率，或称数据率（data rate），比特率（bit rate）。单位是bit/s，看到这个单位，就知道怎么计算了吧。像平时说多少m宽带，就是说这个，但是这个往往指的是理论的额定速率 / 标称速率，并非实时速度。
——带宽（bandwidth），在计算机里指的是单位时间里网络中某信道所能通过的“最高数据率”，所以这个参数是建立在上一个参数的基础上的。同样也还是 bit / s。
——吞吐量（throughput）：表示单位时间里，通过信道、接口等网络的实际数据量。
——时延（delay 、latency）：有发送时延、传播时延、处理时延、排队时延
——利用率：分为信道利用率和网络利用率。前者指的是，有多长时间该信道被利用，网络利用率指的是，全网络的信道利用率的加权平均值。

- 计算机网络分类（按照作用范围）：

——广域网WAN（Wide Area Network）：或称远程网，跨越城市和国家的规模了。
——城域网MAN（Metropolitan Area Network）：作用范围是5-50km
——局域网LAN（Local Area Network）：往往对象是企业、学校。
——个人局域网PAN（Personal Area Network）：个人的多个设备无线连接形成闭环即是了（无线连接的有限距离毕竟是有限的，远程的数据交换还是要靠有线的光纤，本质上是网络内的用户到底物理分布多远，数量多大而已）。

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