计算机网络基础（一）

一.互联网和因特网

二.因特网的发展历程

三.因特网的功能

3.1边缘部分

3.1.1：客户服务器方式（C/S方式）

3.1.2：对等方式

3.2.核心部分

3.2.1：电路交换

3.2.2.报文交换

3.2.3：分组交换

四.计算机网络的分类

4.1.按照网络的作用范围进行分类

4.1.1.广域网

4.1.2.城域网

4.1.3.局域网

4.1.4.个人区域网

大家日常中一直接触到网络，那么你确定清楚什么是网络吗？接下来，请跟随我的脚步走进网络的世界，我们这篇文章来简单了解什么是网络？

一.互联网和因特网

首先，我们来看下网络的定义：

网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)所组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或者路由器。

类似下图：

现在知道网络的定义之后，我们就来分清楚互联网和因特网：

看定义：

互联网：也称互连网，是指通过路由器互连起来这样就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，英文：internet（首字母小写）

因特网：因特网是世界上最大的互连网络，英文：Internet（首字母大写）

所以，两者区别如下：

internet(互联网或互连网)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。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
Internet(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，其前身是美国的ARPANET

注意点：

我们习惯上，与网络相连的计算机常称为主机(host)，用云表示的互连网里面就只剩下许多路由器和连接这些路由器的链路

如下图：

知道了网络的定义以及互联网和因特网的区别，下面我们就对因特网进行深入学习：

二.因特网的发展历程

因特网的发展过程可以大体分为三个阶段：

第一阶段：1969年出现了美国军用计算机网ARPANET(“阿帕网”)，也就是今天互联网的雏形。数据集中式处理，数据处理和通信处理都是通过主机完成

当时的阿帕网仅连接四个结点，传输速率低，因为当时的计算机图形界面没有发展起来，信息的只
能通过文字终端进行展示，没应用场景

需要注意点：1983年，TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议，因此人们将1983年认为是Internet的诞生时间

第二阶段：建成了三级结构的互联网。从1985年起，美国国家科学基金会NSF(NationalScience
Foundation)就围绕六个大型计算机中心建设计算机网络，即国家科学基金网NSFNET,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）。

作用：这种三级计算机网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为互联网中的主要组成部分。

1991年，NSF和美国的其他政府机构开始认识到，互联网必将扩大其使用范围，不应仅限于大学和研究机构。世界上的许多公司纷纷接入到互联网，网络上的通信量急剧增大，使互联网的容量已满足不了需要。于是美国政府决定将互联网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入互联网的单位收费。1992年互联网上的主机超过100万台。 1993年互联网主干网的速率提高到45Mbit/s(T3速率)

注意点：中国入网时间：1994年

第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。从1993年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐
被若千个商用的互联网主干网替代，而政府机构不再负责互联网的运营。这样就出现了-一个新的名词：互联网服务提供者 ISP(lnternetServiceProvider) 。在许多情况下，ISP就是一个进行商业
活动的公司，因此ISP又常译为互联网服务提供商。

例如，中国电信、中国联通和中国移动等公司都是我国最有名的ISP

讲到ISP了，下面我们就对ISP进行一定的扩展学习：

ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址（互联网上的主机都必须有IP地址才能上网)，同时拥有通信线路（大ISP自己建造通信线路，小ISP则向电信公司租用通信线路）以及路由器等连网设备，因此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地址的使权，并可通过该ISP接入到互联网

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也分为不同层次的ISP:主干ISP、地区ISP和本地ISP(从层次关系上我们也称为第一层ISP、第二层ISP、本地ISP）。

主干ISP由几个专门的公司创建和维持，服务面积最大（一般都能够覆盖国家范围），并且还拥有高速主干网（例如10Gbit/s或更高）。有一些地区ISP网络也可直接与主干ISP相连。

地区ISP是一些较小的ISP。这些地区ISP通过-一个或多个主干ISP连接起来。它们位于
等级中的第二层，数据率也低一些。

本地ISP给用户提供直接的服务（这些用户有时也称为端用户，强调是末端的用户）。本地ISP可以连接到地区ISP,也可直接连接到主干ISP。绝大多数的用户都是连接到本地ISP的。本地ISP可以是一个仅仅提供互联网服务的公司，也可以是一个拥有网络并向自己的雇员提供服务的企业，或者是一个运行自己的网络的非营利机构（如学院或大学)。本地ISP可以与地区ISP或主干ISP连接

如下图：

实际上由于几十年发展使得其结构非常复杂，大家可以先简单了解，现在只是打好基础

虽然其结构复杂，但是功能上确实非常简洁的，下面我们就来认识下因特网的功能：

三.因特网的功能

因特网的功能分为以下两类：边缘部分和核心部分

3.1边缘部分

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。
边缘部分中的主机，可以是台或电脑或大型服务器，也可以是笔记本、平板电脑
可以是智能手机、智能手表物联网智能硬件：智能摄像头等

我们实际上也将这些边缘主机称为端口机，而在因特网边缘端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

3.1.1：客户服务器方式（C/S方式）

客户(client)和服务器(server)是指通信中所涉及的两个应用进程，客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系，客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方

因此：

客户程序必须知道服务器程序的IP地址，不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器程序不需要知道客户程序的IP地址，但是系统需要不断的运行着，并且需要有强大的硬件和高级的操作系统支持

3.1.2：对等方式

英文也叫：pear to pear

指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方

关于该方式的优点：

非中心化：网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避免了可能的瓶颈

健壮性：P2P架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。

高性价比：性能优势是P2P被广泛关注的一个重要原因。采用P2P架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通结点，将计算任务或存储资料分布到所有节点上。利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。

隐私保护：在P2P网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个集中
环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小

3.2.核心部分

在网络中起核心作用的是：路由器（router)

对于什么是路由器，大家可以先去百度上简单了解下，后面我们会深入学习：

路由器（连接两个或多个网络的硬件设备）_百度百科 (baidu.com)

实际生活中，不同设备之间的交换方式通常分为以下三种：

3.2.1：电路交换

最常见的例子：电话机

分为三个步骤：

1.建立连接（分配通信资源)
2.通话（一直占用通信资源）
3.释放连接（归还通信资源）

所以，如果我一直占据一个线路的话就会使资源浪费，这也是电路交换的缺点，实际上电路交
换的传输效率非常低，不适用于计算机和计算机之间的通信

3.2.2.报文交换

什么是报文？？？

通常我们将要发送的整体叫一个报文。

过程：

整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点
对报文的大小不做限制，因此对接收报文的设备缓存空间有要求

因此报文交换也是非常的慢，一个整体传送过慢，所以出现了分组交换

3.2.3：分组交换

分组交换采用存储转发技术。把一个报文划分为几个分组后再进行传送。
在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，例如，每个数据段为1024bit(比特)。在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息组成的首部(header)后，就构成了一个分组(packet)。分组又称为“包”，而分组的首部也可称为“包头”。分组是在互联网中传送
的数据单元。分组中的“首部”是非常重要的，正是由于分组的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一个分组才能在互联网中独立地选择传输路径，并被正确地交付到分组传输的终点

优点：

构成原始报文的一个个分组在各结点路由器上进行存储转发，并且可以进行差错校验，保证报文的完整性和准确性

缺点：

组交换过程中可能会出现分组丢失、重复等问题

三种交换总结：