第一章概述
我们的征程是星辰大海,而非人间烟尘,
该笔记只是自己参考,大家可以看看,别当做期末复习
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计算机网络是
计算机技术
和通信技术
紧密结合的产物 -
通信技术
为计算机之间的数据传输提供了必要的手段
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计算机技术
又提高了数据通信的各种性能
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计算机网络是指将具有独立功能的许多个计算机连接起来,按照某种协议进行通信,并通过网络操作系统进行管理实现资源共享的系统。
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计算机网络系统的组成:
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计算机网络功能:
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数据通信和信息服务
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资源共享
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其他功能:
- 集中管理,避免孤岛
- 实现协同计算
- 实现分布式处理
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数据通信是网络计算机网络最基本的功能。
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分布式处理
- 当某台计算机
负担过重
时,或正在处理某项工作时
,网络可将新任务转交给空闲的计算机
来完成,这样处理能均衡计算机的负载,提高处理问题的实时性; 大型综合性问题
,可将问题各部分交给不同的计算机
分头处理,充分利用网络资源
,扩大计算机的处理能力,即增强实用性。解决复杂问题
,多台计算机联合使用并构成高性能计算机体系,这种协同工作、并行处理
要比单独购置高性能大型计算机便宜得多。
- 当某台计算机
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资源共享
资源”指的是网络中所有的软件、硬件、数据和信道等等资源。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。
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计算机网络发展经历四个阶段:
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以数据通信为主的初级阶段
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以资源共享为主的第二阶段
第二代计算机网络是以
分组交换网
为中心的计算机网络,它与第一代计算机网络的区别在于:
1、网络中通信双方都是具有自主处理能力的计算机,而不是终端机;
2、计算机网络功能以资源共享为主,而不是以数据通信为主
分组交换网则是以网络为中心,主机都处在网络的外围。-
体系结构标准化的第三阶段
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高速互连智能化的第四阶段
高速互连的
资源子网
与通信子网
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资源子网
作用是提供用户访问网络和处理数据的能力
具体包括加入网络的所有的计算机、终端外设及各种软件和数据资源
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通信子网
作用是提供网络的通信功能(如数据的传输与转发策略、路由的寻址等)
具体包括通信设备与通信线路
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计算机网络向用户提供的最重要的功能
- 连通性
- 共享性
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网络(network)
由若干结点(node)
和连接这些结点的链路(link)
组成。 -
互联网是
“网络的网络”
(network of networks)。 -
连接在因特网上的计算机都称为
主机(host)。
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网络与因特网的区别:
- 网络把许多计算机连接在一起。
- 因特网则把许多网络连接在一起。
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internet 和 Internet 的区别
以
小写字母 i
开始的 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。以
大写字母I
开始的的 Internet(因特网)——是一个专用名词
,它特指
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。
人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。
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因特网发展的三个阶段
第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。
出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 -
因特网的组成
(1)
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(传送数据、音频或视频)和资源共享——终端设备(2)
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)——骨干网络 -
两种通信方式
客户服务器方式(C/S 方式)
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
对等方式(P2P 方式)
本质上看仍然是使用
客户服务器方式
,只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
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因特网的核心部分
网络核心
部分是因特网中最复杂的部分。在网络核心部分起特殊作用的是
路由器(router)。
路由器是实现分组交换(packet switching)
的关键构件。因特网的核心部分是由许多
网络
和把它们互连起来的路由器
组成,而主机处在因特网的边缘部分。
在因特网
核心部分的路由器
之间一般都用高速链路
相连接,而在网络边缘的主机接入到核心
部分则通常以相对较低速率的链路
相连接。主机
的用途是为用户进行信息处理的
,并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器
的用途则是用来转发分组的,即进行分组交换
的。路由器
在路由器中的输入和输出端口之间
没有直接连线。
路由器处理分组的过程是:
- 把收到的分组先放入缓存(暂时存储);
- 查找转发表,找出到某个目的地址应从哪个端口转发;
- 把分组送到适当的端口转发出去。
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电路交换的特点
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电路交换必定是面向连接的。
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电路交换的三个阶段:
建立连接
通信
释放连接 -
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分组交换的主要特点
先把较长的报文
划分成较短的、固定长度的数据段。
每一个数据段前面添加上
首部
构成分组。分组首部的重要性
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息,把分组转发到下一个结点交换机。
用这样的存储转发方式,最后分组就能到达最终目的地。 -
主机和路由器的作用不同
- 主机是为用户进行信息处理的,并向网络发送分组,从网络接收分组。
- 路由器对分组进行存储转发,最后把分组交付目的主机。
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计算机网络的分类
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不同作用范围的网络分类 :PAN/LAN/MAN/WAN
- 个人区域网 PAN (Personal Area Network) (10M左右)
- 局域网 LAN (Local Area Network) (1KM左右)
- 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)(5KM~50KM)
- 广域网 WAN (Wide Area Network)(几十KM到几千KM)
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从网络的使用者进行分类:公共网和专用网
- 公用网 (public network) ——电信运营商出资建造的大型网络。也叫“公众网。”
- 专用网 (private network) ——某个部门为本单位的特殊业务工作的需要建造的网络,不向本单位以外的人提供服务。
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用来把用户接入到因特网的网络:AN和ISP
- 接入网 AN (Access Network),是指由用户-网络接口(UNI)到业务节点接口(SNI)之间的一系列传送实体所组成的全部设施。它又称为本地接入网或居民接入网。
- 由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。
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计算机网络的性能
- 速率
比特
:是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。- 带宽
指
信号具有的频带宽度
,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。- 吞吐量
表示在
单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
- 时延(delay 或 latency)
传输时延(发送时延 )
:发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体
所需要的时间。
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。总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
- 时延带宽积
- 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(有数据通过)。
完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率
则是全网络的信道利用率的加权平均值。- 时延与网络利用率的关系
根据排队论的理论,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。
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OSI参考模型特性
- 它是一种异构系统互联的分层结构,提供了控制互联系统规则的标准框架。
- 它定义的是一种抽象结构,而不是具体实现的描述。不同系统上的相同层的实体称为同等层实体,同等层实体之间的通信由该层协议管理,且必须遵循。
- 相邻层间的接口,定义了原语操作和底层向上层提供的服务。
- 所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。
- 直接的数据传送仅在最低层实现。
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OSI七层协议模型功能
物链网传会表应
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具有五层协议的体系结构
TCP/IP 是四层的体系结构:
应用层、传输层、网际层和网络接口层。
综合 OSI 和 TCP/IP 的优点,采用一种只有五层协议的体系结构 。
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实体、协议、服务和服务访问点的概念
实体(entity)
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议
是控制两个对等实体
进行通信的规则的集合。
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议,还需要使用下层
所提供的服务。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。
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实体、协议、服务和服务访问点的概念
实体(entity)
表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议
是控制两个对等实体
进行通信的规则的集合。
在协议的控制下,两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议,还需要使用下层
所提供的服务。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。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方
,称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。