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【计算机网络】第一章：计算机网络概述

2023-10-26

1.1 计算机网络在信息时代的作用

  • 计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。
  • 计算机网络已经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为我们生活种不可或缺的一部分。

1.2 因特网概述

  1. 网络、互联网和因特网

    • 网络由若干节点和连接这些结点的链路组成。
    • 多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网，因此，互联网是“网络中的网络”。
    • 因特网是世界上最大的互联网络。

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internet：是一个通用名词，它泛指多个计算机网络互连而成的计算机网络，在这些网络之间的通信协议可以任意选择，不一定要使用TCP/IP协议。

Internet：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互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，前身是美国的ARPANET。

  1. 因特网发展的三个阶段

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因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider)

提供给用户IP地址的角色，每个用户通过ISP提供的IP地址使用互联网，没有IP地址不可以使用互联网。生活中电信等便是最经典的例子，其中在互联网中每个用户都可以是ISP。

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基于ISP的三个结构互联网

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  • 主干ISP：由几个专门的公司船舰和维护，服务面积最大，拥有高速主干网。
  • 地区ISP：通过一个或多个主干ISP连接起来数据率较低。
  • 本地ISP：给用户提供直接的服务。

  1. 因特网的标准化工作

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  2. 因特网的组成

    • 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机著称。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。
    • 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）。

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1.3 三种交换方式

  1. 电路交换

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    通过一个交换机就可以将电话连接起来，这样就可以减少电线数量，当电话机的数量增多时，就可以使用彼此连接起来的交换机来完成全网的交换任务，用这样的方法，就构成了覆盖全球的电信网。

    • 电话交换机接通电话线的方式称为电路交换。

    • 从通信资源的分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

    • 电路交换的三个步骤：

      • 建立连接（分配通信资源）
      • 通话（一直占用通信资源）
      • 释放连接（归还通信资源）

      电路交换的一个主要特点就是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。

  2. 分组交换

分组交换采用存储转发技术，把要发送饿整块数据称为一个报文,发送数据之前，把报文分为多个数据段，在每一个数据段上加上必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组，分组里面存了诸如目的地址和源地址等重要信息，每一个分组才能在互联网上独立地选择传输路径，并被正确地交付到分组传输地终点。各个分组交换机会把分组先存储下来，然后根据其头部信息种的目的地地址，发送给下一个交换机。各个交换机进行对分组信息的储存转发后，最终到达主机H2。目的地处理及再去除分组首部，还原出报文。传输完成。

在转发过程种有两个特点：

  1. 各分组从源站到达目的地可以走不同的路径。
  2. 分组到达目的站的顺序不定，可能出现顺序变化。

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在分组传输种各个角色主要功能：

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  1. 报文交换

每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的通信情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。

  1. 三种交换对比

    • 电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
    • 报文交换：整个报文传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。
    • 分组交换：单个分组传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点。

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1.4 计算机网络的定义和分类

定义

计算机网络的精确定义并未统一

计算机网络的定义是：一些互联连接的、自治的计算机的集合。

  • 互连：是指计算机之间可以通过有限或无线的方式进行数据通信
  • 自治：是指独立的计算机，他有自己的硬件和软件，可以单独运行使用。
  • 集合：至少有两台计算机。

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分类

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1.5 计算机网络的性能指标

速率

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带宽

带宽就相当于生活中的门，门越大，能走的人越多。

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时延

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时延带宽积

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往返时间

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利用率

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丢包率

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1.6 计算机网络体系结构

计算机网络体系结构

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计算机网络体系结构分层的必要性

计算机网络是个非常复杂的系统，为了让这个系统正常运转起来，可以分为几个部分，每个部分处理自己的事务，各个部分之间相互协调。这样就可以讲一个大问题转换成若干个小问题。

物理层要解决的问题

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数据链路层解决的问题

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网络层解决的问题

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运输层解决的问题

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应用层解决的问题

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计算机网络体系结构分层事项举例

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计算机网络体系结构中的专业术语

实体

  • 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
  • 对等实体：收发双方相同层次中的实体

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协议

控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合称为协议。

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协议的三要素：语法、语义、同步

  • 语法：信息格式（如何组织语言）
  • 语义：定义收发双方所要完成的操作（一句话的含义）
  • 同步：收发双方的时序关系（两人之间谈话）

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计算机网络

网络

网络协议

tcpip

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