目錄

第一章 引言

1.1商業運用

1.1.1虛擬專用網絡（VPN）

1.1.2客戶機-服務器模型（C/S模型）

1.1.3公司構建計算機網絡的目的

1.2家庭應用

1.2.1對等通信（peer-to-peer）

?1.2.2訪問遠程信息? ? ? ?

?1.2.3人與人的通信? ? ? ?

?1.2.4廣義電子商務? ? ? ??

1.3移動用戶

1.3.1無線網絡

1.4網絡硬件

1.4.1傳輸技術

1.4.2網絡尺寸分類

1.4.3個域網

1.4.4局域網

1.4.5城域網

?1.4.6廣域網

1.5網絡軟件

1.5.1協議層次結構

1.5.2層次設計中的問題

1.5.3服務原語

1.5.4服務與協議

1.6參考模型

1.6.1OSI參考模型

1.6.2TCP/IP模型

1.7網絡實例?

1.7.1Internet的體系結構

1.7.2無線網絡802.11

1.7.3RFID和傳感器網絡

1.8國際標準領域有有影響力的組織

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第一章 引言

1.1商業運用

1.1.1虛擬專用網絡（VPN）

? ? ? ? 功能：將不同地點的單個網絡鏈接成一個擴展網絡，VPN的目標是試圖終結地理位置的束縛。

1.1.2客戶機-服務器模型（C/S模型）

客戶機通過局域網與服務器相連，接受用戶的請求，并通過網絡向服務器提出請求，對數據庫進行操作。服務器接受客戶機的請求，將數據提交給客戶機，客戶機將數據進行計算并將結果呈現給用戶。服務器還要提供完善安全保護及對數據完整性的處理等操作，并允許多個客戶機同時訪問服務器。

這種安排方式最廣泛運用于Web應用?

1.1.3公司構建計算機網絡的目的

1.實現資源共享（VPN）

2.為員工提供功能強大的通信媒介（IP電話，IP語音，桌面共享）

3.發展電子商務?

1.2家庭應用

1.2.1對等通信（peer-to-peer）

? ? ? ? peer-to-peer模型可以說是一種客戶和服務器可以互換的特殊的C/S模型

?1.2.2訪問遠程信息? ? ? ?

在線閱讀

?1.2.3人與人的通信? ? ? ?

即時消息（如“推特”）

?1.2.4廣義電子商務? ? ? ??

如家庭購物

一些形式的電子商務標記全稱例子

B2C	企業對消費者	在線購書
B2B	企業對企業	汽車制造商向供應商訂購輪胎
G2C	政府對消費者	政府分發電子稅收表單
C2C	消費者對消費者	在線拍賣二手物品
P2P	對等	音樂共享

1.2.5普適計算

有線安全系統，聯網傳感器，火警報警器直接報警

1.3移動用戶

1.3.1無線網絡

1，電話公司經營的蜂窩網絡

2，基于802.11標準的無線熱點

1.4網絡硬件

1.4.1傳輸技術

目前普遍使用的傳輸技術? 廣播式鏈路和點到點鏈路

點到點鏈路只有一個發送方和接收方，有時也稱為單播

廣播系統將一個數據包發送給所有目標機器的傳輸方式叫做廣播

有些廣播系統支持向一組目標發送數據包的傳輸模式叫做組播

1.4.2網絡尺寸分類

縮寫

?個域網 PAN

局域網 LAN

城域網 MAN

廣域網 WAN

1.4.3個域網

藍牙

1.4.4局域網

無線局域網中與各種設備進行通信的設備稱為接入點（AP），無線路由器或者基站。

俗稱以太網的IEEE802.3是至今最常見的有線局域網。

經典以太網在最初的以太網設計中，所有的數據包在一條線性電纜上廣播，因而一次至多只有一臺機器能夠成功發送，為此，需要一個分布式仲裁機制來解決沖突問題。分布式仲裁機制的算法非常簡單：只要電纜空閑計算機就可以傳輸；如果兩個或兩個以上的數據包發生沖突，每臺計算機只是等待一個隨機時間后再次試圖發送。

虛擬局域網VLAN。

1.4.5城域網

有線電視系統

?1.4.6廣域網

第一種

組成：通信子網，主機

通信子網的組成：傳輸線路和交換元素

交換元素或簡稱交換機，現在常稱路由器

第二種

?此廣域網中，子網由不同的公司負責運營，子網經營者稱為網絡服務提供商。

子網運營商稱為Internet 服務提供商ISP，相應的子網稱為ISP網絡

網絡如何決定使用哪條路徑的策略稱為路由算法（routing algorithm）。

每個路由器如何決定把一個數據包發送到哪個位置的策略稱為轉發算法（forwarding algorithm）。

1.5網絡軟件

1.5.1協議層次結構

為了降低網絡設計的復雜性，絕大多數網絡都組織成一個層次棧（a stack of layer）或分級棧（a stack of level），每一層都建立在其下一層的基礎之上。層的個數、每一層的名字、每一層的內容以及每一層的功能各個網絡不盡相同。每一層的目的是向上一層提供特定的服務，而把如何實現這些服務的細節對上一層加以屏蔽。從某種意義上講，每一層都是一種虛擬機，它向上一層提供特定的服務。

一臺機器上的第n層與另一臺機器上的第n層進行對話，該對話中使用的規則和約定統稱為第n層協議。所謂協議（protocol）是指通信雙方就如何進行通信的一種約定。

圖1-13顯示了一個5層網絡。不同機器上構成相應層次的實體稱為對等體（peer）。這些對等體可能是軟件過程、硬件設備，或者甚至是人類。換句話說，正是這些對等體為了實現彼此溝通才使用協議來進行通信。

上圖實線表示物理通信，虛線表示虛擬通信。?在每一對相鄰層次之間的是接口（interface）。接口定義了下層向上層提供哪些原語操作和服務。

層和協議的集合稱為網絡體系結構（network architecture）。

1.5.2層次設計中的問題

第一個問題是網絡傳輸過程會存在錯誤，從接收到的信息中發現錯誤所用的一種機制是檢錯（error detection）編碼；然后重新專輸接收到的不正確信息，直到它被正確接收為止。更強大的編碼不僅能檢錯，還能糾錯error correction），即從最初收到的可能不正確的比特中恢復正確的消息。

第二個可靠性問題是找到通過網絡的工作路徑。在源和目的地之間經常存在多條路徑，而且在一個大型網絡中可能有一些鏈路或路由器偶爾發生故障。假設德國的網絡出現了故障，那么從倫敦發送到羅馬的數據包如果選擇一條經過德國的路徑將注定無法通過，但我們可以把從巴黎發往羅馬的數據包改道經過倫敦到達羅馬。網絡應該能自動做出這種路由決策。這個主題就是所謂的路由（routing）。由于網絡上有許多計算機，每一層在特定的消息中都需要一種機制來標識發送方和接收方。這種機制在下層和高層分別稱為尋址（addressing）和命名（naming）。

第三個設計問題是資源分配。網絡基于其底層的資源（比如傳輸線路的容量）向主機提供服務。要做好這些工作，它們需要一些分配資源的機制，使得一臺主機不會太多地干擾到另一臺主機。許多網絡設計根據主機的短期需求變化動態共享網絡帶寬，而不是給每個主機分配可能用也可能不會用的固定比例帶寬。這種設計稱為統計復用（statistical multiplexing）。

在每一層都會發生的一個分配問題是如何保持快速發送方不會用數據把慢速接收方淹沒。這個問題的解決經常使用了從接收方到發送方的反饋機制。這個主題就是流量控制（flow control）。有的時候還會出現網絡超載問題，因為太多的計算機要發送太多的流量，而網絡又沒有能力傳遞所有的數據包。這樣的網絡超載稱為擁塞（congestion）。一種策略是當發生擁塞時，每臺計算機都減少其對網絡的帶寬需求。這種策略可用于所有層次。有趣的是我們可以觀察到網絡已經不單只有簡單的帶寬，它可以提供更多的資源。對于諸如傳遞視頻直播的應用來說，傳遞的及時性非常重要。大多數網絡必須為那些需要這種實時（real-time）傳遞的應用程序提供服務，與此同時，它們還必須為那些要求高吞吐量的應用程序提供服務。服務質量（Queality of service）是給予調和這些競爭需求機制的名稱。

1.5.3服務原語

一個服務由一組原語（primitive）正式說明，用戶進程通過這些原語（操作）來訪問該服務。原語告訴服務要執行某個動作，或者將對等實體所執行的動作報告給用戶。

為簡單面向連接服務提供的6個服務原語原語含義

LISTEN	阻塞操作，等待入境連接請求
CONNECT	與等待中的對等實體建立連接
ACCEPT	接受來自對等實體的人境連接請求
RECEIVE	阻塞操作，等待人境報文
SEND	給對等實體發送一個報文
DISCONNECT	終止一個連接

1.5.4服務與協議

服務和協議是兩個截然不同的概念，它們之間的區別非常重要，我們有必要在這里再次強調。服務是指某一層向它上一層提供的一組原語（操作）。服務定義了該層準備代表其用戶執行哪些操作，但是它并不涉及如何實現這些操作。服務與兩層之間的接口有關，低層是服務提供者，而上層是服務用戶。

與此不同的是，協議是一組規則，規定了同一層上對等實體之間所交換的數據包或者報文的格式和含義。對等實體利用協議來實現它們的服務定義，它們可以自由地改變協議，只要不改變呈現給它們用戶的服務即可。按照這種方式，服務和協議是完全相分離的，這是任何一個網絡設計者應該很好理解的關鍵概念。

1.6參考模型

1.6.1OSI參考模型

?OSI模型有7層。適用于這7層的基本原則簡要概括如下：
（1）應該在需要一個不同抽象體的地方創建層。
（2）每一層都應該執行一個明確定義的功能。
（3）每一層功能的選擇應該向定義國際標準化協議的目標看齊。
（4）層與層邊界的選擇應該使跨越接口的信息流最小。
（5）層數應該足夠多，保證不同的功能不會被混雜在同一層中，但同時層數又不能太多，以免體系結構變得過于龐大。

物理層（physical layer）關注在一條通信信道上傳輸原始比特

數據鏈路層（data link layer）的主要任務是將一個原始的傳輸設施轉變成一條沒有漏檢傳輸錯誤的線路。數據鏈路層完成這項任務的做法是將真實的錯誤掩蓋起來，使得網絡層看不到。為此，發送方將輸入的數據拆分成數據幀（data frame），然后順序發送這些數據幀。一個數據幀通常為幾百個或者幾千個字節長。如果服務是可靠的，則接收方必須確認正確收到的每一幀，即給發送方發回一個確認幀（acknowledgement frame）。
數據鏈路層（和大多數高層都存在）的另一個問題是如何避免一個快速發送方用數據“淹沒”一個慢速接收方。所以，往往需要一種流量調節機制（前面講到的流量控制），以便讓發送方知道接收方何時可以接收更多的數據。廣播式網絡的數據鏈路層還有另一個問題：如何控制對共享信道的訪問。數據鏈路層的一個特殊子層，即介質訪問控制子層，就是專門處理這個問題的。

網絡層（network layer）的主要功能是控制子網的運行。

傳輸層（transport layer）的基本功能是接收米自上一層的數據，在必要的時候把這些數據分割成較小的單元，然后把這些數據單元傳遞給網絡層，并且確保這些數據單元正確地到達另一端。

會話層（session layer）允許不同機器上的用戶建立會話。會話通常提供各種服務，包括對話控制（dialog control）（記錄該由誰來傳遞數據）、令牌管理（token management）（禁止雙方同時執行同一個關鍵操作），以及同步功能（synchronization）（在一個長傳輸過程中設置一些斷點，以便在系統崩潰之后還能恢復到崩潰前的狀態繼續運行）。

表示層（presentation layer）表示層以下的各層最關注的是如何傳遞數據位，而表示層關注的是所傳遞信息的語法和語義。不同的計算機可能有不同的內部數據表示法，為了讓這些計算機能夠進行通信，它們所交換的數據結構必須以一種抽象的方式來定義，同時還應該定義一種“線上”使用的標準編碼方法。表示層管理這些抽象的數據結構，并允許定義和交換更高層的數據結構（比如銀行賬戶記錄）。

應用層（application layer）包含了用戶通常需要的各種各樣的協議。一個得到廣泛使用的應用協議是超文本傳輸協議（HTTP，Hyper Text Transfer Protocol），它是萬維網（wwW，World Wide Web）的基礎。當瀏覽器需要一個Web頁面時，它通過HTTP將所要頁面的名字發送給服務器，然后服務器將頁面發回給瀏覽器。其他一些應用協議可用于文件傳輸、電子郵件以及網絡新聞等。

1.6.2TCP/IP模型

鏈路層
TCP/IP模型中的最低層是鏈路層（link layer），該層描述了鏈路必須完成什么功能才能滿足無連接的互聯網絡層的需求，比如串行線和經典以太網鏈路。這不是真正意義上的一個層，而是主機與傳輸線路之間的一個接口。TCP/IP模型的早期文檔很少提到這點。

互聯網層
互聯網層（internet layer）是將整個網絡體系結構貫穿在一起的關鍵層。它大致對應于OSI的網絡層。該層的任務是允許主機將數據包注入到任何網絡，并且讓這些數據包獨立地到達接收方（接收方可能在不同的網絡上）。甚至數據包的到達順序與它們被發送的順序不同，在這種情況下，如果需要按序遞交數據，那么重新排列這些數據包的任務由高層來負責完成。請注意，雖然在因特網（Internet）中也包含了互聯網層，但這里的“互聯網”（internet）是指一般意義上的互聯網絡。

? ? ? ? ?互聯網層定義了官方的數據包格式和協議，該協議稱為因特網協議（IP，Internet Protocol），與之相伴的還有一個輔助協議，稱為因特網控制報文協議（ICMP，Internet Control Message Protocol）。互聯網層的任務是將IP分組投遞到它們該去的地方。很顯然，數據包的路由是這里最主要的問題，同時該層還要考慮擁塞控制問題（盡管沒有證據表明IP能有效地避免擁塞）。

傳輸層
在TCP/IP模型中位于互聯網層之上的那一層現在通常稱為傳輸層（transport layer）。它的設計目標是允許源主機和目標主機上的對等實體進行對話，猶如OSI的傳輸層一樣。這里定義了兩個端到端的傳輸協議。

第一個是傳輸控制協議（TCP，Transport Control Protocol），它是一個可靠的、面向連接的協議，允許從一臺機器發出的字節流正確無誤地交付到互聯網上的另一臺機器。它把輸入的字節流分割成離散的報文，并把每個報文傳遞給互聯網層。在目標機器，接收TCP進程把收到的報文重新裝配到輸出流中。TCP還負責處理流量控制，以便確保一個快速的發送方不會因發送太多的報文而淹沒掉一個處理能力跟不上的慢速接收方。

第二個協議是戶數據報協議（UDP，User Datagram Protocol），它是一個不可靠的、無連接協議，適用于那些不想要TCP的有序性或流量控制功能，而寧可自己提供這些功能的應用程序。UDP被廣泛應用于那些一次性的基于客戶機-服務器類型的“請求-應答”查詢應用，以及那些及時交付比精確交付更加重要的應用，比如傳輸語音或者視頻。IP、TCP和UDP三者之間的關系如圖1-22所示。自從這個模型被開發以后，許多其他的網絡也都陸續實現了IP。

應用層
TCP/IP模型并沒有會話層和表示層，因為當時感覺并不需要這兩層。相反，應用層簡單包含了所需的任何會話和表示功能。來自OSI模型的經驗已經證明這種觀點是正確的：對于大多數應用來說這兩層并沒有多大用處。在傳輸層之上是應用層（application layer），它包含了所有的高層協議。最早的高層協議包括虛擬終端協議（TELNET）、文件傳輸協議（FTP）和電子郵件協議（SMTP）等。經過了這么多年的發展以后，許多其他協議被加入到了應用層。其中我們將要學習的重要協議如圖1-22所示，包括將主機名字映射到它們網絡地址的域名系統（DNS，Domain Name System）、用于獲取萬維網頁面的HTTP以及用于傳送諸如語音或者電影等實時媒體的RTP等。

1.7網絡實例?

1.7.1Internet的體系結構

計算機為了上網必須連到的Internet服務提供商簡稱為ISP。

連接到ISP的幾種常見方法使用家里的電話線,撥號上網，通過有線電視系統發送信號。

DSL是數字用戶線（Digital Subscriber Line）的簡稱，它重復使用連到各家的電話線進行數字數據的傳輸。計算機與一個稱為DSL調制解調器的設備連接。該設備將數字數據包轉換成可以暢通無阻地通過電話線傳遞的模擬信號。在另一端，一臺稱為數字用戶線接入復用器（DSLAM，Digital Subscriber Line Access Multiplexer）的設備負責模擬信號和數字數據包之間的轉換。

以高于撥號速率接入Internet就被稱為寬帶（broadband）。寬帶是指更快網絡所用的更寬的帶寬，而不是指任何特定的速度。

1.7.2無線網絡802.11

802.11網絡由客戶（比如筆記本電腦和移動電話）和稱為接入點（AP，Access Point）的基礎設施組成。通常AP被安裝在建筑物內，有時也稱為基站（base station）。接入點連接到有線網絡上，所有客戶之間的通信都要通過接入點進行。

客戶也可以與位于無線電范圍內的其他客戶直接交談，比如在一個沒有接入點的辦公室內，兩臺計算機直接進行通信。這種通信方式稱為自組織網絡（ad hoc network）。這種模式的使用比接入點模式的使用往往少得多

?多徑衰落：無線電信號因為各種各樣的原因導致波動的現象叫做多徑衰落，克服這種現象可以采用路徑多樣化的方式。

由于無線本質上是一種廣播介質，802.11無線電還必須處理多個傳輸同時進行發生而導致的沖突問題，因為同時傳輸可能會干擾信號的接收。為了解決這個問題，802.11采用了載波偵聽多路訪問（CSMA，Carrier Sense Multiple Access），該方案借鑒了經典有線以太網的設計思想。具有諷刺意義的是，以太網的設計吸取了一個在夏威夷開發的早期無線網絡思想，該網絡稱ALOHA。計算機在發送前等待一個隨機時間間隔，如果它們聽到別人已經在發送則推遲自己的發送。這個方案使得兩臺計算機在同一時間發送的可能性比較小。

1.7.3RFID和傳感器網絡

無線射頻識別（RFID，Radio Frequency IDentification）技術讓日常物品也成為計算機網絡的一部分。

1.8國際標準領域有有影響力的組織

國際標準化組織（ISO，International Standards Organization）

美國國家標準和技術協會（NIST，National Institute of Standards and Technology）

電氣和電子工程師協會（IEEE，Institute of Electrical and Electronics Engineers）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《计算机网络》复习第一章（大部分内容来自课本，部分来自个人补充）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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