計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

-第一章前5小節(jié)中1.2、1.3、1.5總結(jié)

2021.08.30

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念

教材概念描述：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱為網(wǎng)絡(luò)）由若干結(jié)點(diǎn)(node)和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路(link)組成。其中結(jié)點(diǎn)可為計(jì)算機(jī)、集線器、交換機(jī)或路由器等。

網(wǎng)絡(luò)間通過(guò)路由器連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，稱為互聯(lián)網(wǎng)（可稱為網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）。

網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起，而互聯(lián)網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器連接在一起。與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)一般稱為主機(jī)。

王道概念描述：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是將一個(gè)分散的，具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信設(shè)備與線路連接起來(lái)，由功能完善的軟件實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。

或者說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是一些互聯(lián)的、自治的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（互聯(lián)且無(wú)從屬關(guān)系）

拓展：其余的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義大致分為三個(gè)觀點(diǎn)： 1、廣義觀點(diǎn)：只要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息處理的系統(tǒng)或進(jìn)一步達(dá)到資源共享的系統(tǒng)，都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 2、資源共享觀點(diǎn)：能夠以資源共享方式互聯(lián)起來(lái)的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。 3、用戶透明性觀點(diǎn)：為用戶自動(dòng)管理資源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶透明。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

王道描述：

1、數(shù)據(jù)通信

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本和最重要的功能，用于各種信息的傳輸，并將不同計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配、控制和管理。

2、資源共享

軟件共享、數(shù)據(jù)共享以及硬件共享。

3、分布式處理

多個(gè)計(jì)算機(jī)個(gè)體共同完成一個(gè)任務(wù)，提高系統(tǒng)的利用率。

4、提高可靠性

當(dāng)某個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，可由其他計(jì)算機(jī)替代工作。

5、負(fù)載均衡

將任務(wù)均衡分配到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)計(jì)算機(jī)。

三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

1、組成部分角度

主要由硬件、軟件和協(xié)議三大部分組成。其中，協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心。

2、功能組成角度

? 1、通信子網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信

? 2、資源子網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)資源共享

3、工作方式角度（以下內(nèi)容來(lái)自教材）

? 1、邊緣部分

? 處在互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分就是連接在互聯(lián)網(wǎng)上所有的主機(jī)。這些主機(jī)又被成為端系統(tǒng)(end system)，"端"就是"末端"的意思(即互聯(lián)網(wǎng)的 末端)。

? 我們首先明確以下概念：我們所說(shuō)"主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行通信"實(shí)際上是指"運(yùn)行在主機(jī)A上的某個(gè)程序與運(yùn)行在主機(jī)B上的另一個(gè)程序 進(jìn)行通信"。“進(jìn)程"就是"運(yùn)行著的程序”，因此就是指"主機(jī)A的某個(gè)進(jìn)程與主機(jī)B上的另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信"。以上過(guò)程稱為計(jì)算機(jī)之間的 通信。

? 網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)之間的通信方式通常可劃分為兩大類(lèi)：1、客戶-服務(wù)器方式(C/S方式) 2、對(duì)等方式(P2P方式)

? 1、C/S方式

? 最常用，最傳統(tǒng)。客戶與服務(wù)器都指在通信中涉及的兩個(gè)進(jìn)程，屬于服務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系，客戶是服務(wù)請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)提 供方。

? 客戶程序: (1)、被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信(服務(wù)請(qǐng)求)。此時(shí)要求客戶程序必須知道服務(wù)器程序地 址。 (2)、不需要特殊的硬件和復(fù)雜的操作系統(tǒng)。

? 服務(wù)器程序:(1)、是一種專(zhuān)門(mén)提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)本地或遠(yuǎn)地客戶的請(qǐng)求。 (2)、系統(tǒng)啟動(dòng)后即自動(dòng)調(diào)用并一直 不斷地運(yùn)行著，被動(dòng)等待并接受來(lái)自各地客戶的通信請(qǐng)求。此時(shí)不要求服務(wù)器程序知道客戶程序的地址。 (3)、一般需要強(qiáng)大的硬件 和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。

? 注：上述客戶與服務(wù)器都指計(jì)算機(jī)進(jìn)程。

? 2、P2P方式

? 對(duì)等連接是指兩臺(tái)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分服務(wù)方與被服務(wù)方。只要兩臺(tái)主機(jī)均運(yùn)行了對(duì)等連接軟件(P2P軟件)，就可以平等的， 對(duì)等連接通信。此時(shí)，雙方均可以下載對(duì)方硬盤(pán)中的共享文檔。

? 2、核心部分

? 核心部分主要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供聯(lián)通性，使其能夠通信。

? 在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)，它是一種轉(zhuǎn)用計(jì)算機(jī)(非主機(jī))。其是實(shí)現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)建， 其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。

? 1、電路交換主要特點(diǎn)

? 若將每個(gè)電話機(jī)兩兩相連，所需連接數(shù)目過(guò)多，難以實(shí)現(xiàn)。因此，就需要使用很多彼此接連起來(lái)的交換機(jī)來(lái)完成全網(wǎng)的交換任 務(wù)，以此構(gòu)成了覆蓋全世界的電信網(wǎng)。

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

? 2、分組交換的主要特點(diǎn)

? 分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。發(fā)送一個(gè)報(bào)文(message\整塊數(shù)據(jù))時(shí)，將報(bào)文劃分為多組等長(zhǎng)數(shù)據(jù)段。每一數(shù)據(jù)段的前面，加上一 些由必要控制信息組成的首部(header)后，構(gòu)成一個(gè)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(jì)算機(jī)的功能不同。主機(jī)為用戶進(jìn)行信息處理，并與其他主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組，即進(jìn)行 分組交換。當(dāng)我們討論互聯(lián)網(wǎng)核心部分中的路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組過(guò)程時(shí)，往往把單個(gè)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成一條鏈路，路由器則是核心部分的結(jié) 點(diǎn)。

? 分組交換在傳送數(shù)據(jù)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(shí)才占用資源，其機(jī)制能使數(shù)據(jù)的傳輸效率更 高。互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)采取了專(zhuān)門(mén)的措施來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路突然出現(xiàn)故障時(shí)，路由器中運(yùn)行的路由器選擇協(xié)議能自動(dòng) 找到轉(zhuǎn)發(fā)分組最合適的路徑。通信網(wǎng)絡(luò)主干線往往由一些高速鏈路構(gòu)成，以此提高數(shù)據(jù)的傳送速度。

優(yōu)點(diǎn)所采用手段

高效	在分組傳輸?shù)倪^(guò)程中動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用
靈活	為每一個(gè)分組獨(dú)立地選擇最合適的轉(zhuǎn)發(fā)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(jī)發(fā)送分組
可靠	保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議:分布式多路由的分組交換網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性

? 同時(shí)，分組交換帶來(lái)一些問(wèn)題。例如，轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排對(duì)，因此會(huì)造成時(shí)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(kāi)銷(xiāo)(overhead)。

?

? 三種交換方式：電路交換、報(bào)文交換、分組交換，其對(duì)比見(jiàn)教材$P17$(謝希仁第七版，電子工業(yè)出版社)。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

教材與王道對(duì)其統(tǒng)一的分類(lèi)：

1、網(wǎng)絡(luò)的作用范圍（分布范圍）

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

? 2、城域網(wǎng) MAN(Metropolitan Area Network) 城域網(wǎng)作用范圍一般為一/幾個(gè)街區(qū)或整個(gè)城市。因其多采用以太網(wǎng)技術(shù)，有時(shí)并入 局域網(wǎng)討論。

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

? 4、個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN(Personal Area Network) 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)就是在個(gè)人工作的地方把個(gè)人使用的電子設(shè)備通過(guò)無(wú)線技術(shù)連接起來(lái)的網(wǎng) 絡(luò)。因此通常稱為無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng) WPAN(Wireless PAN)。

2、使用者

? 1、公用網(wǎng)(Public Network) 指電信公司(國(guó)有或私有)出資建設(shè)的大型網(wǎng)絡(luò)，交納費(fèi)用的人都能使用，因此也可稱為公用網(wǎng)。

? 2、專(zhuān)用網(wǎng)(Private Network) 某部門(mén)為滿足本單位的特殊業(yè)務(wù)工作需要建造的網(wǎng)絡(luò)，不向個(gè)人提供。

教材單獨(dú)的分類(lèi)：

1、把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)

? 接入網(wǎng) AN(Access Network)，又稱為本地接入網(wǎng)絡(luò)或居民接入網(wǎng)絡(luò)。

王道單獨(dú)的分類(lèi)：

1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

? 主要分為總線形網(wǎng)絡(luò)、星形網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)狀形網(wǎng)絡(luò)。

2、交換技術(shù)

? 主要分為電路交換網(wǎng)絡(luò)、報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)以及分組交換網(wǎng)絡(luò)。

3、傳輸介質(zhì)

? 分為有線與無(wú)線兩大類(lèi)。

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來(lái)咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

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