计算机网络概述
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互联网概述
计算机网络（简称为网络）由若干节点(node评和连接这些节点的链路(link) 组成。网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。
网络把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
互联网服务提供者 ISP (Interne t Service Prov der) 。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 地址的租用权，并可通过该 ISP 接入互联网.
ISP 也分为不同层次
ISP: 主干 ISP 、地区 ISP 和本地 ISP 。目前已经覆盖全球的互联网，其主干 ISP 只有十几个，但本地 ISP 有好几十万个。
互联网交换点 IXP 的主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组。IXP 常采用工作在数据链路层的网络交换机，这些网络交换机都用局域网互连起来。
RFC (Request For Commen s) 的意思就是“请求评论
互联网的组成
互联网的拓扑结构虽然非常复杂，并且在地理上覆盖了全球，但从其工作方式上看，可以划分为以下两大块： 视频讥解
(1) 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。
(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S务的（提供连通性和交换）。
互联网的边缘部分
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem).边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户－服务器方式 (C/S式）和对等方式 (P2P 方式)
客户－服务器方式
客户程序：
(I) 被用户调用后运行，在通信时屯动向远地服务器发起通信信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
(2) 不需要特殊的硬件和很复杂的橾作系统。
服务器程序：
(l)一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的讲求。
(2) 系统启动不断地运行，被动地等待并接受来自各地的吝户的通信请求。服务器程序不而要知追客户程序的地址。
(3) 一般需要要有强大的硬件和高级的操作系统支持。
对等方式连接
指两台主机在通信时，并不区分哪一个是服务请求方和哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件 (P2P 软件），它们就可以进行平等的对等连接通信。这时，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
互联网的核心部分
网络核心部分是互联网中最复杂的部分，因为网络中的核心部分要向网络边缘部分中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一台主机都能够与其他中机通信。在网络核心部分起特殊作用的是路由器（ rou er), 它是一种专用计算机（但不叫作主机）。路由器是实现分组交换(packe switch g)的关键构件，其任务是转发收到的分组，
- 电路交换的主要特点
电路交换需要建立专用的物理通道并且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。
当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。这是
因为计算机的数据是突发式地出现在传输线路的
- 分组交换的主要特点
分组交换则采用存储转发技术。一个报文划分为儿个分组后内进行传送。通常我们把要发送的整块数据称为一个报文(message)在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个吏小的等长数据段，每个数据段为 1024 it®。在每一个数据段前而，加上一些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。
主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他 机通过网络交换估息。路由器则用来转发分组，即进行分组交换。
分组交换示意图
分组交换优点
| 优点 | 所采用的手段 |
|---|---|
| 高效 | 在分组传输的过程中动态分化传输带宽，对通信链路逐段占用 |
| 灵活 | 为每一个分组独立地选择合适的转发路由 |
| 迅速 | 以分组作为传送单位，不先建立连接就能向其他主机发送分组 |
| 可靠 | 保证可靠性的网络协议 分布式多路由的分组交换网．使网络有很好的生存性 |
计算机网络类别
按照网络的作用范图进行分类
- 广域网 WAN (Wide Area Network) 广域网的作用范围通常为几十到几千公里。因而有时也称为远程网(lon haul network) 。广域网是互联网的核心部分，其任务是长距离（例如，跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。
- 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 城域网的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为 5~50 km 。城域网可以为一个或几个单位所拥有，也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互联。目前很多城域网采用的是以太网技术，因此有时也常并入局域网的范围进行讨论。
- 局域网 LAN (Local Area Network) 局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在 10 Mbit/ 以上），但地理上则局限在较小的范围（如 km 左右）。
- 个人区域网 PAN (Personal Area Network) 个人区域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备（如便携式电脑等）用无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人区域网 WPAN (Wireless PAN)。
按照网络的使用者进行分类
- 公用网(publ network) 这是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。
- 专用网(priva network) 这是某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。
用来把用户接入到互联网的网络
这种网络就是接入网 AN (Access Ne work), 它又称为本地接入网或居民接入网。这是一类比较特殊的计算机网络。用户必须通过本地 ISP 才能接入到互联网。本地 ISP 可以使用多种接入网技术把用户的端系统连接到互联网。接入网实际上就是本地 ISP 所拥有的网络，它既不是互联网的核心部分，也不是互联网的边缘部分。接入网由某个端系统连接到本地 ISP 的第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一些物理链路所组成。从覆盖的范围看，其长度在几百米到几公里之间。很多接入网还是属于局域网。
计算机网络性能
计算机网络的性能指标
- 速率网络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率
- 带宽
（1）带宽本来是指某个信号具有的频带宽度，带宽的单位是赫
（2）在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。 - 吞吐量
吞吐量（throu t)表示在单位时间内通过某个网络（或信递、接口）的实际数据量。 - 时延
时延（delay或 latency)是指数据（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。
(1) 发送时延 发送时延（transm ss on delay)是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，
发送时延的计算公式是：发送时延＝数据帧长度(bit)/发送速率(b it/s)
(2) 传播时延 传播时延（pro tion delay)是电磁波在信道中传播一定的距离需要花 费的时间。传播时延的计赁公式是：
传播时延＝ 信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s）
(3) 处理时延 主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，
(4) 排队时延 分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。 - 时延带宽积
时延带宽积＝传播时延*带宽 - 往返时间 RTT
- 利用率
利用率有信道利用率和网络利用率两种。
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）。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
如果令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延（设现在的网络利用率为 U), 那么在适当的假定条件下，可以用下而的简单公式(1-5)
D=D0/1-U
计算机网络的非性能特征
- 费用
网络的价格（包括设计和实现的费用）总是必须考虑的。 - 质量
网络的质扯取决千网络中所有构件的质量，以及这些构件是怎样组成网络的。网络的质散影响到很多方面，如网络的可靠性、网络管理的简易性，以及网络的一些性能。 - 标准化
网络的硬件和软件的设计既可以按照通用的国际标准，也可以逍循特定的专用网络标准。 - 可靠性
- 可扩展性和可升级性
- 易千管理和维护
计算机网络体系结构
计钵机网络体系结构的形成
通信间存在的问题
- 发起通信的计算机必须将数据通信的迪路激活(activate) 。所叫“激活”就是要发出一些信令，保证要传送的计算机数据能在这条通路上正确发送和接收。
- 告诉网络如何识别接收数据的计算机。
- 发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已开机，并且与网络连接正常。
- 发起通信的计算机中的应用程序必须弄清楚，在对方计算机中的文件管理程序是否己做好接收文件和存储文件的准备工作。
- 若计算机的文件格式不兼容，则至少其中一台计算机应完成格式转换功能。
- 对出现的各种差错和意外事故，如数据传送错误、重复或丢失，网络中某个节点交换机出现故陷等，应当有可靠的措施保证对方计符机最终能够收到正确的文件。
具有五层协议的体系结构
- 应用层(application layer)
应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。 - 运输层（transport layer)
运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。所谓“通用的“，是指并不针对某个特定网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。
运输层主要使用以下两种协议：
• 传输控制协议 TCP (Transmission Control Proocol}-—才是供面向连接的、可靠的数
据传输服务，其数据传输的单位是报文段(se men t)。
• 用户数据报协议 UDP (User Datagram Pro ocol)–提供无连接的尽最大努力 (bestff rt)的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。 - 网络层(network layer)
网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP/IP 体系中，由于网络层使IP 协议，因此分组也叫作 IP 数据报，或简称为数据报。
网络层的具体任务有两个。第一个任务是通过一定的算法，在互联网中的每一个路由器上生成一个用来转发分组的转发表。第二个任务较为简单，就是每一个路由器在接收到一个分组时，依据转发表中指明的路径把分组转发到下一个路由器。这样就可以使源主机运输层所传下来的分组，能够通过合适的路由最终到达目的主机。 - 数据链路层(data link layer)
数据链路层常简称为链路层。我们知道，两台主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，这就需要使用专门的链路层的协议。在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧(fram g),在两个相邻节点间的链路上传送帧（frame) 。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）。 - 物理层(physical layer)
在物理层上所传数据的单位是比特。发送方发送 （或 O) 时，接收方应当收到 （或0) 而不是 （或 l) 。因此物理层要考虑用多大的电压代表 ”1 “或 “O”, 以及接收方如何识别出发送方所发送的比特。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根引脚以及各引脚应如何连接
实体、协议、服务和服务访问点
协议数据单元 PDU
服务数据单元 SDU(Service Data Unit)
为服务访问点SAP (Service Access Point)
实体(entity) 这一较为抽象的名词表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。在许多悄况下，实体就是一个特定的软件模块。
协议是控制两个对等实体（或多个实体）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，还需要使用下面一层所提供的服务。，协议的实现保证了能够向上一层提供服务。使用本层服务的实体只能看见服务而无法看见下面的协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是透明的。
协议是“水平的＂，即协议是控制对等实体之间通倍的规则。但服务是“垂直的＂
TCP/I 的体系结构
还反映出互联网的一个十分益要的设计理念，这就是网络的核心部分
越简单越好，把一切复杂的部分让网络的边缘部分去实现。
原文地址：https://blog.csdn.net/studycodeday/article/details/135485589
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