計算機網絡

-第一章前5小節中1.2、1.3、1.5總結

2021.08.30

一、計算機網絡概念

教材概念描述：

計算機網絡（簡稱為網絡）由若干結點(node)和連接這些結點的鏈路(link)組成。其中結點可為計算機、集線器、交換機或路由器等。

網絡間通過路由器連接起來，構成一個大的計算機網絡，稱為互聯網（可稱為網絡的網絡）。

網絡把許多計算機連接在一起，而互聯網則把許多網絡通過路由器連接在一起。與網絡相連的計算機一般稱為主機。

王道概念描述：

計算機網絡，是將一個分散的，具有獨立功能的計算機系統，通過通信設備與線路連接起來，由功能完善的軟件實現資源共享和信息傳遞的系統。

或者說，計算機網絡就是一些互聯的、自治的計算機系統。（互聯且無從屬關系）

拓展：其余的計算機網絡定義大致分為三個觀點： 1、廣義觀點：只要實現遠程信息處理的系統或進一步達到資源共享的系統，都是計算機網絡。 2、資源共享觀點：能夠以資源共享方式互聯起來的自治計算機系統的集合。 3、用戶透明性觀點：為用戶自動管理資源的網絡操作系統，網絡對用戶透明。

二、計算機網絡的組成

王道描述：

1、數據通信

計算機網絡最基本和最重要的功能，用于各種信息的傳輸，并將不同計算機聯系起來，進行統一的調配、控制和管理。

2、資源共享

軟件共享、數據共享以及硬件共享。

3、分布式處理

多個計算機個體共同完成一個任務，提高系統的利用率。

4、提高可靠性

當某個或多個計算機出現問題，可由其他計算機替代工作。

5、負載均衡

將任務均衡分配到計算機網絡的各個計算機。

三、計算機網絡的組成

1、組成部分角度

主要由硬件、軟件和協議三大部分組成。其中，協議是計算機網絡的核心。

2、功能組成角度

? 1、通信子網：實現數據通信

? 2、資源子網：實現資源共享

3、工作方式角度（以下內容來自教材）

? 1、邊緣部分

? 處在互聯網邊緣部分就是連接在互聯網上所有的主機。這些主機又被成為端系統(end system)，"端"就是"末端"的意思(即互聯網的 末端)。

? 我們首先明確以下概念：我們所說"主機A和主機B進行通信"實際上是指"運行在主機A上的某個程序與運行在主機B上的另一個程序 進行通信"。“進程"就是"運行著的程序”，因此就是指"主機A的某個進程與主機B上的另一個進程進行通信"。以上過程稱為計算機之間的 通信。

? 網絡邊緣的端系統之間的通信方式通常可劃分為兩大類：1、客戶-服務器方式(C/S方式) 2、對等方式(P2P方式)

? 1、C/S方式

? 最常用，最傳統。客戶與服務器都指在通信中涉及的兩個進程，屬于服務與被服務的關系，客戶是服務請求方，服務器是服務提 供方。

? 客戶程序: (1)、被用戶調用后運行，在通信時主動向遠地服務器發起通信(服務請求)。此時要求客戶程序必須知道服務器程序地 址。 (2)、不需要特殊的硬件和復雜的操作系統。

? 服務器程序:(1)、是一種專門提供某種服務的程序，可同時處理多個本地或遠地客戶的請求。 (2)、系統啟動后即自動調用并一直 不斷地運行著，被動等待并接受來自各地客戶的通信請求。此時不要求服務器程序知道客戶程序的地址。 (3)、一般需要強大的硬件 和高級的操作系統支持。

? 注：上述客戶與服務器都指計算機進程。

? 2、P2P方式

? 對等連接是指兩臺主機在通信時并不區分服務方與被服務方。只要兩臺主機均運行了對等連接軟件(P2P軟件)，就可以平等的， 對等連接通信。此時，雙方均可以下載對方硬盤中的共享文檔。

? 2、核心部分

? 核心部分主要向網絡邊緣中的大量主機提供聯通性，使其能夠通信。

? 在網絡核心部分起特殊作用的是路由器(router)，它是一種轉用計算機(非主機)。其是實現分組交換(packet switching)的關鍵構建， 其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。

? 1、電路交換主要特點

? 若將每個電話機兩兩相連，所需連接數目過多，難以實現。因此，就需要使用很多彼此接連起來的交換機來完成全網的交換任 務，以此構成了覆蓋全世界的電信網。

? 以通信資源的分配角度看，交換(switching)就是按照某種方式動態分配傳輸線路的資源。經過"建立連接"(占用通信資源)–>“通 話”–>“釋放連接”(歸還通信資源)三個步驟的交換，稱為電路交換。(在通話的全部時間內，通話的兩個用戶始終占用端到端的通信資 源)。

? 2、分組交換的主要特點

? 分組交換采用存儲轉發技術。發送一個報文(message\整塊數據)時，將報文劃分為多組等長數據段。每一數據段的前面，加上一 些由必要控制信息組成的首部(header)后，構成一個分組(packet)，又稱為包，分組首部也可稱為包頭。

? 核心與邊緣部分計算機的功能不同。主機為用戶進行信息處理，并與其他主機通過網絡交換信息。路由器用來轉發分組，即進行 分組交換。當我們討論互聯網核心部分中的路由器轉發分組過程時，往往把單個網絡簡化成一條鏈路，路由器則是核心部分的結 點。

? 分組交換在傳送數據之前不必先占用一條到端到端的鏈路的通信資源，只有在傳送時才占用資源，其機制能使數據的傳輸效率更 高。互聯網同時采取了專門的措施來保證數據的可靠性。當網絡中的鏈路突然出現故障時，路由器中運行的路由器選擇協議能自動 找到轉發分組最合適的路徑。通信網絡主干線往往由一些高速鏈路構成，以此提高數據的傳送速度。

優點所采用手段

高效	在分組傳輸的過程中動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用
靈活	為每一個分組獨立地選擇最合適的轉發路由
迅速	以分組作為傳送單位，可以先不建立連接就能向其他主機發送分組
可靠	保證可靠性的網絡協議:分布式多路由的分組交換網，使網絡有很好的生存性

? 同時，分組交換帶來一些問題。例如，轉發時需要排對，因此會造成時延。除此以外，各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定 的開銷(overhead)。

?

? 三種交換方式：電路交換、報文交換、分組交換，其對比見教材$P17$(謝希仁第七版，電子工業出版社)。

四、計算機網絡的分類

教材與王道對其統一的分類：

1、網絡的作用范圍（分布范圍）

? 1、廣域網 WAN(Wide Area Network) 廣域網的作用范圍通常為幾十到幾千公里，因此也被稱為遠程網(long haul network)。其是 互聯網核心部分。連接廣域網的各結點交換機的鏈路一般都是高速鏈路，通信量較大。

? 2、城域網 MAN(Metropolitan Area Network) 城域網作用范圍一般為一/幾個街區或整個城市。因其多采用以太網技術，有時并入 局域網討論。

? 3、局域網 LAN(Local Area Network) 局域網一般采用微型計算機或工作站通過高速通信線路連接(通常在 $10Mbit/s$ 以上)，地理局 限在較小的區域。

? 4、個人區域網 PAN(Personal Area Network) 個人區域網就是在個人工作的地方把個人使用的電子設備通過無線技術連接起來的網 絡。因此通常稱為無線個人區域網 WPAN(Wireless PAN)。

2、使用者

? 1、公用網(Public Network) 指電信公司(國有或私有)出資建設的大型網絡，交納費用的人都能使用，因此也可稱為公用網。

? 2、專用網(Private Network) 某部門為滿足本單位的特殊業務工作需要建造的網絡，不向個人提供。

教材單獨的分類：

1、把用戶接入到互聯網中的網絡

? 接入網 AN(Access Network)，又稱為本地接入網絡或居民接入網絡。

王道單獨的分類：

1、拓撲結構

? 主要分為總線形網絡、星形網絡、環形網絡以及網狀形網絡。

2、交換技術

? 主要分為電路交換網絡、報文交換網絡以及分組交換網絡。

3、傳輸介質

? 分為有線與無線兩大類。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的＜学习日记＞计算机网络第一章预习记录的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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