计算机网络1.概述

计算机网络的定义及其特点

计算机网络的定义

三大网络:电信网络 有线电视网络 计算机网络(三网融合)

发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

计算机网络定义:计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的,而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如,传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用。

计算机网络的特点

连通性 共享

互联网概述

互联网概念

定义:互联网,特指 Internet,它起源于美国,是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互连网络。它采用 TCP/IP 协议族作为通信规则,是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。

以小写字母 “i” 开始的 internet(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网络。

以大写字母 “I” 开始的的 Internet(互联网或因特网)则是一个专用名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则,且其前身是美国的 ARPANET。

互联网基础结构发展的三个阶段

  1. 从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
    • 1983 年,TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议,使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。
    • 人们把 1983 年作为互联网的诞生时间。
    • 1990年,ARPANET 正式宣布关闭。
  2. 建成了三级结构的互联网。
    • 它是一个三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。
  3. 逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。
    • 出现了互联网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。
    • 任何机构和个人只要向某个 ISP 交纳规定的费用,就可从该 ISP 获取所需 IP 地址的使用权,并可通过该 ISP 接入到互联网。
    • 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同,ISP 也分成为不同层次的 ISP:主干 ISP、地区 ISP和本地 ISP。

互联网的标准化工作

所有互联网标准都以 RFC 的形式在互联网上发表。

互联网的组成

互联网的边缘部分

由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。

c/s模式 p2p模式

互联网的核心部分

由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
路由器分组转发是网络核心部分最重要的功能。互联网的核心部分采用了分组交换技术
典型交换技术包括:

电路交换  :建立连接,通信,释放连接(面向连接的)
分组交换  :存储转发
报文交换  : 用的少

计算机网络在我国的发展

  • 1980 年,铁道部开始进行计算机联网实验。
  • 1989 年 11 月,我国第一个公用分组交换网 CNPAC 建成运行。
  • 1994 年 4 月 20 日,我国用 64 kbit/s 专线正式连入互联网,我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。
  • 1994 年 5 月,中国科学院高能物理研究所设立了我国的第一个万维网服务器。
  • 1994 年 9 月,中国公用计算机互联网 CHINANET 正式启动。

计算机网络的类别

  1. 按照网络的作用范围进行分类

    • 广域网 WAN (Wide Area Network):作用范围通常为几十到几千公里。
    • 城域网 MAN (Metropolitan Area Network):作用距离约为 5~50 公里。
    • 局域网 LAN (Local Area Network) :局限在较小的范围(如 1 公里左右)。
    • 个人区域网 PAN (Personal Area Network) :范围很小,大约在 10 米左右。
    • 若*处理机之间的距离非常近(如仅 1 米的数量级甚至更小些),则一般就称之为多处理机系统,而不称它为计算机网络
  2. 按照网络的使用者进行分类

    • 公用网 (public network)
      按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。
    • 专用网 (private network)
      为特殊业务工作的需要而建造的网络。
  3. 用来把用户接入到互联网的网络

    • 接入网 AN (Access Network),它又称为本地接入网或居民接入网。
    • 接入网是一类比较特殊的计算机网络,用于将用户接入互联网。
    • 接入网本身既不属于互联网的核心部分,也不属于互联网的边缘部分。
    • 接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器(也称为边缘路由器)之间的一种网络。
    • 从覆盖的范围看,很多接入网还是属于局域网。
    • 从作用上看,接入网只是起到让用户能够与互联网连接的“桥梁”作用

计算机网络的性能

性能特征

速率: 往往是指额定速率或标称速率,非实际运行速率。
带宽: 在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位是 bit/s
吞吐量: 在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
时延: 数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
时延带宽积: 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
往返时延(RTT): 双向交互一次所需的时间
对于高速网络链路,我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
利用率: 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的;网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时,该信道引起的时延也就迅速增加。

D0 表示网络空闲时的时延,D 表示网络当前的时延,U代表网络利用率

D=D0/(1-U)

非性能特征

费用
质量
标准化
可靠性
可扩展性和可升级性
易于管理和维护

计算机网络的体系结构

协议

协议: 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。(文字描述或代码描述)

三大要素:

  • 语法:数据与控制信息的结构或格式 。
  • 语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做 出何种响应。
  • 同步:事件实现顺序的详细说明。

分层优点

  • 各层之间是独立的。
  • 灵活性好。
  • 结构上可分割开。
  • 易于实现和维护。
  • 能促进标准化工作。

分层缺点

  • 降低效率。
  • 有些功能会在不同的层次中重复出现,因而产生了额外开销。
    计算机网络1.概述

协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
现在的互联网使用的 TCP/IP 体系结构有时已经发生了演变,即某些应用程序可以直接使用 IP 层,或甚至直接使用最下面的网络接口层。

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