第一章 绪论
-
因特网
- 三网 ：电信网络 有线电视网络 计算机网络
- 互联网的特点
1. 连通性
2. 共享 - 计算机网络的组成
计算机网络由若干结点和链路组成
网络之间通过路由器互联起来又称互连网 - 计算机网络的发展阶段
- 从单个网络ARPANET向互连网发展的过程
- 建成了三级结构的互联网
- 逐渐形成多层次ISP结构的互连网
- internet 和 Internet的区别
- 以小写字母i开始的互连网是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络
这些网络之间的通信协议可以任意选择，不一定非要使用TCP/IP协议 - 以大写字母I开始的互联网是一个专用名词，他指当前全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定互联网，采用TCP/IP协议族作为通信的规则，前身是美国的ARPANET
把任意几个计算机网络互连起来(无论什么协议)，并能够相互通信，这样构成的网络是一个互连网 ，而不是互联网
-
ISP（互联网服务提供商）
- 分类(根据提供服务的覆盖面积大小以及拥有的IP地址数目的不同分类)
- 主干ISP
由几个专门的公司(电信 联通 移动)创建和维持，服务面积最大而且拥有高速主干网
- 地区ISP
一些较小的ISP。这些地区ISP通过一个或多个主干ISP连接起来，速率相对低一些
- 本地ISP
给用户提供直接的服务，可连接到地区ISP也可直接连接到主干ISP本地ISP可以不仅仅是一个提供互联网服务的公司，也可以是一个拥有网络并向自己雇员提供服务的企业也可以是一个运行自己网络的非盈利机构
多层ISP结构
- IXP
- IXP的出现
由于互联网上数据流量的急剧增长，人们开始研究如何更快的转发分组，以及如何更加有效的利用网络资源
- IXP的作用
允许来个网课直接相连并交换分组,不在需要通过第三个网络来转发分组
优点:使互联网上数据流量分布更加合理，同时减少分组转发的延迟时间，降低了分组转发的费用- IXP的构成
通常由一个或多个网络交换机组成。许多ISP再连接到这些网络交换机的相关端口上
- 互联网的标准化工作
- 原因：多种技术*并互不兼容的状态会给用户带来较大的不方便
- 制定互联网标准草案的阶段
- 互联网草案
- 建议标准
- 互联网标准
- 互联网的组成
按工作方式分类:- 边缘部分：用户直接使用，进行数据通信和资源共享
- 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）
服务使用方可以是个人也可以是单位。能接触到的就是边缘部分，提供服务的就是核心部分
- 互联网边缘部分
>边缘部分利用核心部分所提供的服务 使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息-
主机A和主机B进行通信，实际上是指运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信，也就是运行在主机A上的某个进程和运行在主机B上的另一个进程进行通信可以简称为“计算机之间通信”
-
进程定义:进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。
-
通信方式：
- 客户-服务器方式(C/S:Client/Server)
指通信中进程之间的关系是服务与被服务的关系
特征:客户是服务请求方，服务器是服务提供方
服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务
特点：
客户程序：
1. 客户程序必须要知道服务器程序的地址，主动发起请求，在被用户调用后执行
2. 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统
服务器程序：
1. 可同时处理多个远地或本地客户的请求
2. 自动调用并不断运行，被动等待客户的请求，不需要知道客户的地址
3. 需要强大的硬件和高级的操作系统支持
客户和服务器的通信关系建立后是双向的，用户和服务器都可接受和发送数据
B/S也是C/S方式的一种特例- 对等通信(P2P:Peer-to-Peer)
1.指两台主机在通信时不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行对等连接软件，他们就可以进行平等，对等连接通信
2.本质上看仍然是使用客户-服务器方式，只是双方地位可以随时调换
3.对等连接工作可以支持大量对等用户同时工作- 互联网的核心部分
- 互联网核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成
- 路由器在网络核心部分起特殊作用。他是一台专用的计算机。实现分组交换的关键构件，任务是转发收到的分组。是网络部分最重要的功能
- 交换方式
- 电路交换
需要建立一个专用的物理通路，必须经过建立连接-通话-释放连接
特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，容易造成资源浪费 - 报文交换
报文：每次发送的一整块数据叫做报文
每次发送一整块报文，路由器接收到整个报文再传到下一个路由器 - 分组交换
目前网络采用的交换方式(由于计算机网络具有突发性)
基于报文交换，采用存储-转发技术，先将报文拆分成更小的等长的数据段，再加上控制信息的首部就组成了分组。也可以称为包，分组的首部可以称为包头。分组是互联网传输数据的单元，首部包含目的地址和源地址等重要信息
- 电路交换
位于网络边缘的主机和位于网络核心部分的路由器都是计算机，作用却不一样，主机是为用户进行信息处理的，路由器时用来转发分组的，即进行分组交换的。
- 分组交换的优点
- 三种交换方式比较
- 计算机网络的分类
按网络的作用范围分类：
1.广域网 WAN ：互联网的核心部分
2.城域网 MAN ：大多采用以太网技术
3.局域网 LAN : 单位自建自管
4.个人区域网 PAN
按网络使用者分类：
1.公用网
2.专用网- 计算机网络的性能
- 速率：b/s（bps）。如100M以太网，实际是指100Mb/s。往往是指额定速率或标称速率。
- 带宽：数字信道所能传送的最高速率。
- 吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。其绝对上限值等于带宽。
- 时延（delay或latency）：数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端的时间。也称延迟。
时延的分类：
- 发送时延：主机或路由器发送数据帧所需的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。也成传输时延。
计算公式：发送时延 = 数据帧长度（b） / 信道带宽（b/s） - 传播时延(取决于传输介质)：电磁波在信道中传输一定距离所需划分的时间。
计算公式：传播时间 = 信道长度（m） / 传输速率（m/s） - 处理时延：主机或路由器处理收到的分组所花费的时间。
- 排队时延 ：分组在输入队列中等待处理的时间加上其在输出队列中等待转发的时间。
综上：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。
注：对于高速网络链路应该提高发送速率而不是传播速率
- 时延带宽积：一段长度链路上在满载时所发送的最多比特数(单位时间能够传输的最大量)
公式：时延带宽积=传播时延 X 带宽 - 往返时间RTT(互联网传输不仅仅是单向也是双向的)：从发送方发送数据开始，到发送发收到接收方的确认为止，所花费的时间。
- 利用率：某信道有百分之几是被利用的（有数据通过）。而信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。
公式： 当前时延=空闲时时延/（1-利用率）
*计算机网络体系结构- 分层，协议，服务
- 网络协议的组成要素：语法 语义 同步
- 五层协议的体系结构(自下而上)：
物理层主要负责在物理线路上传输原始的二进制 数据；
数据链路层主要负责在通信的实体间建立数据链路连接；
网络层主要负责创建逻辑链路，以及实现数据包的分片和重组，实现拥塞控制、网络互连等功能；
运输层负责向用户提供端到端的通信服务，实现流量控制以及差错控制；
应用层为应用程序提供了网络服务。 - OSI7层体系结构
7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层 - TCP/IP体系结构
应用层、运输层、网际层和网络接口层
- 分层，协议，服务