【計算機網絡】（一）：互聯網基本知識

• 計算機網絡
• 互聯網
• • 互聯網+
  • 互連網
  • 互聯網發展三個階段
  • 互聯網的組成
  • • 邊緣部分
    • • 通信方式
      • • 客戶-服務器方式（C/S方式）
        • 對等方式（P2P方式）
    • 核心部分
    • • 路由器
      • • 電路交換
        • 分組交換
        • 三種交換
  • 計算機網絡的類別
  • 計算機網絡的性能
  • 計算機網絡體系結構
  • • 網絡協議
    • • 組成要素
  • 層次式協議結構
  • • 文件傳輸模塊
    • 通信服務模塊
    • 網絡接入模塊
  • 具有五層協議的體系結構

計算機網絡

計算機網絡主要是由一些通用的、可編程的硬件（一定含有CPU，智能手機也是）互連而成的，而這些硬件并非專門用來實現某一特定目的。與網絡相連的計算機叫主機。
這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數據，并能支持廣泛的和日益增長的應用。
網絡由若干個結點和連接這些結點的鏈路組成。

互聯網

由眾多網絡相互連接而成的特定計算機網絡。它由美國阿帕網（ARPANET）發展而成，主要采用TCP/IP協議作為通信的規則。
互聯網具有兩個重要基本特點：
連通性：使上網用戶之間都可以交換信息
共享：指資源共享

互聯網+

指“互聯網 + 各個傳統行業”
特點：把互聯網的創新成果深度融合于經濟社會各領域之中，從而大大地提升了實體經濟的創新力和生產力。

互連網

互連網（internet）：指在由多個計算機網絡通過路由器互連而成的網絡。網絡的網絡

互聯網發展三個階段

第一階段：單個網絡 ARPANET向互聯網發展的過程
第二階段：建成了三級結構的互聯網
第三階段：形成了多層次 ISP 結構的互聯網

互聯網的組成

以工作方式劃分：邊緣部分、核心部分

邊緣部分

由所有連接在互聯網上的主機組成（端系統），用戶直接使用，用來進行通信和資源共享。
計算機之間通信：主機A的某個進程和主機B上的另一個進程進行通信。

通信方式

客戶-服務器方式（C/S方式）

客戶是服務請求方，服務器是服務提供方。服務請求方和服務提供方都要使用網絡核心部分所提供的服務。
客戶程序：必須知道服務器程序地址。被用戶調用后運行，在打算通信時主動向遠地服務器發起通信
服務器程序：不需要知道地址，一種專門用來提供某種服務的程序，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求。
客戶與服務器的通信關系建立后，通信可以是雙向的，客戶和服務器都可發送和接收數據。
弊端：容易癱瘓

對等方式（P2P方式）

并不區分服務請求方和提供方，每個主機既是服務器又是客戶，可支持大量用戶。

核心部分

由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成，為邊緣部分提供服務。

路由器

專用計算機，實現分組交換（分成數據片），轉發收到的分組
輸入和輸出端口無直接連線。
處理分組的過程：

暫時存儲

查找轉發表

分組送到適當的端口轉發出去

電路交換

電路交換：每一部電話都直接連接到交換機上，而交換，機使用交換讓電話用戶彼此之間可以很方便地通信。
交換——轉接，動態地分配傳輸線路的資源
階段：建立連接—通話—釋放連接
缺點：通信線路的利用率低

分組交換

采用存儲轉發技術。在發送端，把較長的報文劃分為短的固定長度數據塊，每一個數據段的前面加上首部（包頭，含有地址：目的地址和源地址），構成分組，也稱包。
分組交換網以“包”作為數據傳輸單元。
每個分組在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑。
不斷存儲轉發，到達最終目的。
接收端：

接收端剝去首部還原成報文

最終接收端把收到的數據轉化為報文
優點

優點所采用的手段

高效	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	可以不先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。

缺點問題

時延	各結點存儲轉發時需要排隊
開銷	分組必須攜帶的首部

三種交換

電路交換：連續傳送大量的數據，傳送時間遠大
于連接建立時間
分組和報文：
報文交換和分組交換不需要預先分配傳輸帶寬，在傳送突發數據時可提高整個網絡的信道利用率。
分組的長度小于整個報文的長度，分組交換比報文交換的時延小，同時也具有更好的靈活性。

計算機網絡的類別

作用范圍：
廣域網 WAN ：作用范圍通常為幾十到幾千公里（跨越國家），是互聯網的核心部分。
城域網 MAN ：作用距離約為 5 ~ 50 公里（幾個街區甚至整個城市）。
局域網 LAN：局限在較小的范圍（如 1 公里左右），校園網或企業網。
個人區域網 PAN ：范圍很小，大約在 10 米左右，通過無線技術連接。
使用者：公用網（繳費就好）和專用網
用來把用戶接入到互聯網的網絡：接入網 AN

計算機網絡的性能

速率：速率是計算機網絡中最重要的一個性能指標，指的是數據的傳送速率，它也稱為數據率或比特率。額定
bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s
帶寬：在單位時間內網絡中的某信道所能通過的“最高數據率”。用來表示網絡中某通道傳送數據的能力。bit/s。 額定
吞吐量： 表示在單位時間內通過某個網絡（或信道、接口）的數據量。受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制（實際）
時延：指數據從網絡（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。
$$發送時延=\frac{數據幀長度（bit）}{發送速率（bit/s）}與帶寬相關$$
$$傳播時延=\frac{信道長度（米）}{信號在信道上的傳播速率（米/秒）額定}$$

“在高速鏈路（或高帶寬鏈路）上，比特會傳送得更快些”。(×)
提高鏈路帶寬減小了數據的發送時延，不是傳播時延。
$$總時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延$$
時延帶寬積：以比特為單位的鏈路長度。
$$時延帶寬積=傳播時延\times 帶寬$$
往返時間：表示從發送方發送數據開始，到發送方收到來自接收方的確認，總共經歷的時間。

利用率：分為信道利用率和網絡利用率。
信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）。完全空閑的信道的利用率是零。 與時延成正比，非越大越好
$$D=\frac{D_0}{1?U}$$
D0 表示網絡空閑時的時延
D 表示網絡當前的時延
U 是網絡的利用率，數值在 0 到 1 之間

網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。

計算機網絡體系結構

網絡協議

簡稱為協議，是為進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定。

組成要素

語法：數據與控制信息的結構或格式 。
語義：需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。
同步：事件實現順序的詳細說明。

層次式協議結構

文件傳輸模塊

文件傳送模塊作為最高的一層

確信對方已做好接收和存儲文件的準備。

雙方已協調好一致的文件格式。

通信服務模塊

來保證文件和文件傳送命令可靠地在兩個系統之間交換。
例：上面的文件傳送模塊可以換成電子郵件模塊

網絡接入模塊

負責做與網絡接口細節有關的工作，使上面的通信服務模塊能完成可靠通信的任務。（避免丟失）
例如：規定傳輸的幀格式，幀的最大長度等。

具有五層協議的體系結構

OSI 的七層協議體系結構的概念清楚，理論也較完整，但它既復雜又不實用。
TCP/IP 是四層體系結構：應用層、運輸層、網際層和網絡接口層，但最下面的網絡接口層并沒有具體內容。
因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和TCP/IP 的優點，采用
一種只有五層協議的體系結構 。

實際中TCP/IP合并下面網絡接口層，應用層也合并了。五層只是學習的。
應用層
? 通過應用進程間的交互來完成特定網絡應用
? 如 域名系統DNS，萬維網HTTP協議，電子郵件SMTP協議
運輸層
?向兩臺主機中進程之間的通信提供通用的數據傳輸服務
? 傳輸控制協議TCP、用戶數據報協議UDP
網絡層
? 為分組交換網上的不同主機提供通信服務；選擇合適的路由
? 網際協議IP和路由選擇協議
數據鏈路層
? 兩個相鄰節點之間傳送數據
物理層
? 傳輸數據單位為比特，要考慮多大的電壓代表1或0
? 不包含物理媒介

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【计算机网络】（一）：计算机网络+互联网基本知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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