计算机网络概论（一）
计算机网络技术发展的三条主线
（1）从ARPANET到Internet
ARPANET（阿帕网）的研究奠定了Internet发展的基础，而练习二者的事TCP/IP协议。TCP/IP协议的研究与设计的成功，促进Internet的发展，使得智能手机、传感器等许多可移动设备都能接入到Internet中。
（2）从无线分组网到无线自组网、无线传感器网络
组建802.11无线局域网（wireless local area network，WLAN）与802.16无线城域网（wireless wide area network,WMAN）需要架设基站，因此无线局域网与无线城域网都属于基于基础设施的无线网络。
而无线自组网（Ad hoc）、无线传感器网络（wireless sensor network，WSN）不需要设置基站，属于无基础设施的无线网络。
（3）网络安全技术
现实社会对计算机网络的依赖程度越高，网络安全就越显得重要。
近年来网络安全逐步从恶作剧向犯罪方向发展，网络犯罪逐步形成黑色产业链。网络攻击日趋专业化和商业化。
计算机网络定义与分类
computer network、internet、Internet与Intranet
（1）计算机网络（computer network）表示用通信技术将大量独立的计算机系统互联起来的集合。如广域网、城域网、局域网或个人区域网。
（2）网络互联（internet）表示将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术术语。
（3）因特网（Internet）专指目前广泛应用、覆盖全世界的大型网络系统。Internet不是一个单一的广域网、城域网，而是由很多网络互联起来的网际网。
（4）内部网络系统（Intranet）：大型企业或管理机构采用Internet的组网方式，采用TCP/IP与Web的系统设计方法，将分布在不同地理位置的部门局域网互联成企业内部的专用网络系统，供内部员工使用。
计算机网络的分类
按照覆盖的地理范围划分：
①广域网（wide area network,WAN）
②城域网（metropolitan area network,MAN）
③局域网（local area network，LAN）
④个人区域网（personal area network，PAN）
⑤人体区域网（body area network，BAN）
广域网（WAN）
又称远程网，所覆盖地理范围从几十千米到几千千米，覆盖一个国家，地区，几个洲，形成的国际性远程计算机网络。
基本结构：
城市A广域网的路由器一侧与其他城市的路由器通过光纤连接，通过多城市广域网的互联形成大型的网际网。
城市A广域网路由器另一侧与城域计算机网络、城市的有线、无线电信网络等互联，实现网络用户的接入。
技术特征：
广域网是一种公共数据网络。
广域网的研发重点宽带核心交换技术。
城域网（MAN）
可覆盖50~100km的城市范围，实现高速数据传输。
宽带城域网
以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，涉及多种技术和多种业务的交叉，具有重大应用价值和产业发展前景。
宽带城域网技术的主要特征
（1）完善的光纤传输网是宽带城域网的基础。
（2）传统点心、有线电视与IP业务的融合成为宽带城域网的核心业务
（3）高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心设备
（4）酷派大宽带接入的规模与服务质量是发展宽带城域网应用的关键。
宽带城域网的功能结构
“三个平台与一个出口”，即管理平台、业务平台、网络平台以及城市宽带出口。
宽带城域网的网络层次结构
（1）核心交换层
①将多个汇聚层连接起来，为汇聚层提供高速分组转发，为整个城域网提供良好的数据传输环境。
②实现与地区或国家主干网络的互联，提供城市的宽带IP数据出口。
③提供宽带城域网用户访问Internet所需的路由服务
④结构设计的重点：可靠性、可扩展性与开放性。
（2）汇聚层
①汇聚接入层的用户流量，实现IP分组的汇聚、转发与交换
②对接入层的用户流量进行管理及相关处理
（3）接入层
连接用户，为其提供Internet服务
局域网（LAN）
用于将有线范围内（例如一个校园、一幢大楼、一间房）的各种计算机、终端与外部设备互联成网。
可分为共享局域网和交换局域网，是计算机网络最活跃的领域之一。
技术特征
（1）覆盖有限的地理范围
（2）能提供高数据传输速率（10Mbps~100Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境
（3）易于建立、维护和扩展
个人区域网（PAN）
用无线通信技术实现联网设备之间的通信，主要使用802.15.4标准、蓝牙与ZigBee标准。
尽管IEEE希望将802.15.4推荐位近距离范围内移动办公设备之间低速互连标准，但在业界内，蓝牙技术和ZigBee技术更有影响力。
蓝牙技术的特点
- 开放的规范
- 近距离无线通信
- 语音和数据传输
- 在世界任何地方都能进行通信
ZigBee技术特点
- 面向自动控制的近距离、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术
- ZigBee适用于数据采集与控制节点多、数据传输量不大、覆盖面广、造价低的应用领域。
人体区域网（BAN）
应用系统需要将人体携带的传感器或移植到人体内的生物传感器节点组成人体区域网，将采集的人体生理信号（如温度、血糖）等以及人体活动或动作信号通过无线方式传输到附近的基站。
因此用于智能医疗的个人区域网主要是无线个人区域网（WPAN）
IEEE于2012年公布无线人体区域网络的通信技术及标准，802.15.6标准，其特点是短距离、低功耗、低成本、实时性与安全性高，应用于除了智能医疗外的许多方面。
计算机网络的组成和结构
ISP的层次结构
Internet服务提供者（Internet service provider,ISP）向Internet管理机构申请了大量IP地址，铺设了大量通信线路，购置高性能路由器和服务器，组件ISP网络，提供接入服务。
Internet内容提供商（Internet content provider，ICP）按业务划分可分为新闻信息服务类、搜索引擎服务类、即时通信类、移动Internet服务类
ISP的层次
第一层ISP（tier-1 ISP）
- 最顶层，数量少
- 通过路由器组直接与其他第一层ISP连接，形成Internet主干网
- 与大量的第二层ISP和其他网络连接
- 覆盖世界区域
第二层ISP（区域ISP，regional ISP）
- 仅与少数第一层ISP相连，第二层ISP是第一层的客户
第三层ISP（本地ISP，校园网或企业网）
专门提供Internet接入服务的公司
为了提高分组转发的速度，ISP通过一个或多个路由器组，与其他ISP网络连接。
随着Internet影虎规模扩大与网络流量剧增，为了降低分组转发延迟与成本，出现了第三方组建的Internet交换点（Internet eXchange Point，IXP），直接与各个层次的ISP及ICP相连。结构如图所示
Internet的网络结构
Internet系统可以看成是由边缘部分和核心交换部分两部分组成。网络应用程序运行在系统，可信交换部分为应用程序进程之间的通信提供服务。
边缘部分的用户设备也称为端系统。端系统是能够运行FTP应用程序、E-mail应用程序等应用程序的计算机和各种数字终端设备。端系统可分为客户端和服务器端，他们统称为主机。