作者：爱塔居

专栏：计算机网络

作者简介：大三学生，希望和大家一起加油

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一、网络、互连网、互联网（因特网）的概念

网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的这些结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

有多个网络通过一些路由器相互连接起来，构成一个覆盖范围更大的计算机网络，这样的网络称为互连网。

互联网（因特网）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。

二、因特网的组成

边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信。

核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这些部分是为边缘部分提高服务的。

三、交换方式

3.1 电路交换

电话交换机接通电话线的方式称为电路交换。

电路交换步骤：建立连接（占用通信资源）→通话（始终占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）

由于计算机数据是突发式出现在传输线路上的，容易浪费宝贵的通信线路资源，所以线路的传输效率往往很低。

3.2 分组交换

发送方所要完成的任务：构造分组和发送分组。

路由器所要完成的任务：缓存分组和转发分组。

接受方所要完成的任务：接受分组和还原报文

我把这个过程理解成快递，卖家制作商品交给快递站，快递站打包送到买家手中，买家拆开包裹，拿出商品。

3.3 电路交换、分组交换、报文交换

交换方式	优点	原因	缺点	原因
电路交换	通信时延小，实时性强 有序传输 没有冲突 使用范围广 控制简单	通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以时延小。  因为通信双方之间只有一条专用的通信线路，所以不会失序。 不同的通信双方拥有不同信道，不会争用物理信道。 电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号 电路交换的结点交换机及其控制都比较简单	建立连接时间长 线路独占，适用效率低 灵活性差 难以规格化	电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说太长 通信一旦连接，物理通路就被通信双方独占，即使空闲也不能给其他用户用。 只要连接所建立的物理通路中的任何一点出现了故障，就必须重新拨号建立连接 不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制
报文交换	无需建立连接 动态分配路线 提高线路可靠性 提高线路利用率 提供多目标服务	报文交换不需要为通信双发预先建立一条专用的通信线路，用户可以随时发送报文 当发送方把报文传送给结点交换机时，结点交换机先存储整个报文，选择一条合适的空闲线路发送报文 如果某条传输路径发送故障，会重新选择另一条路径传输数据 通信双方不是固定占用一条通信线路，而是在不同的时间分段部分占用物理线路 一个报文可以同时发送给多个目的地址	引起了转发时延 需要较大的存储缓存空间 需要传输额外的信息量	报文在结点交换机上要经历存储转发的过程 报文交换对报文的大小没有限制 报文需要携带目标地址、源地址等信息
分组交换	无需建立连接 线路利用率高2 简化了存储管理 加速传输 减少了出错概率和重发数据量	（1）分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路 （2）通信双方不是固定占用一条通信线路，而是在不同的时间分段部分占用物理线路 （3）分组长度固定，相应的缓冲区大小固定 （4）分组是逐个传输的，这就使得后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作可以同时进行。 （5）因为分组比报文小，出错概率必然也减小。即使出错，也只需重传出错的分组，重发数据量小	（1）引发了转发时延 （2）需要传输额外的信息量 （3）对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路有服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。	（1）分组在结点交换机上要经历存储转发的过程 （2）将原始报文分割成等长的数据块，每个数据块都要加上源地址、目的地址等控制信息

四、计算机网络分类

五、计算机网络的性能指标

5.1 比特和速率的概念

 

 有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps，则网卡发送完该数据块需要多长时间？

 5.2 计算发送时延和传播时延

信号在媒体上的传播速率为2×10的8次方m/s

 总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

不能确定是哪个时延占主导。

 5.3 利用率

当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加，故信道利用率并非越高越好。

当网络的利用率达到50%时，时延要加倍；

当网络利用率超过50%时，时延急剧增大；

当网络的利用率接近100%，时延趋于无穷大。

六、计算机网络体系结构

物理层：解决使用何种信号来传输比特的问题

数据链路层：解决分组在一个网络（或一段链路）上传输的问题

网络层：解决分组在多个网络上传输路由的问题

运输层：解决进程之间基于网络的通信问题

应用层：解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题

需要网络协议的分层的原因：便于更好的扩展和维护

七、学习术语

实体：任何可发送或接受的硬件或软件进程，如图中的A、B等都是实体。

对等实体：收发双方相同层次中的实体

对等层：计算机网络体系结构中，通信双方实现同种功能的层

 协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。

协议的三要素：

1.语法：定义所交换信息的格式

2.语义：定义收发双发所要完成的操作

3.同步：定义收发双方的时序关系

在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。

要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。但实体看得见相邻下层所提供的服务，但不知道具体协议。

协议是“水平”的，服务是“垂直”的。

服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。

服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换的一些命令

协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包

应用层：报文

运输层：TCP数据报

网络层:  IP数据报

数据链路层：帧

物理层:  比特流

协议栈：计算机网络结构体系中采用分层模型，每一层的功能由对等层协议的运行来实现，每一层都可以用协议来表征，很像栈的结构