第一章 概述
互联网的两大特点：连通性与共享。
1.互联网的概述
1.1网络的网络
计算机网络有若干节点(node)与连接这些节点的链路(link)组成。
其中，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在一起，而互联网则把许多网络通过一些路由器来连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
1.2互联网基础结构发展的三大阶段
第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。
注意：
internet（互连网）：一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。其通信协议可以任意选择，不一定要用TCP/IP协议。Internet（互联网）：一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互联网。它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。
第二阶段：建成了三级结构的互联网。
三级结构的互联网采用三级计算机网络，分别为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段：逐渐形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网。
第二阶段的主干网逐渐被若干个商用的互联网主干网代替，而政府机构不再参与互联网的运营。
互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）:在许多情况下，ISP就是一个进行商业活动的公司。（例如，中国电信、中国移动、中国联通）。
ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP地址，同时拥有通信线路。因此任何机构或个人只需要向ISP缴纳一定费用，就可以从该ISP获取所需IP地址的使用权，并通过该IP接入互联网。
互联网交换点IXP（Internet Exchange Point）的主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组，提升了网络资源的利用率。
2.互联网的组成
互联网的拓扑结构非常复杂 ，并且在地理位置上覆盖了全球，从工作方式上看，可以划分为两大块：
（1）边缘部分：这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。这部分用来为边缘部分提供服务。
2.1 互联网的边缘部分
在边缘部分主要的活动是两个主机之间的通信，其通信方式可以分为两类：
1.客户-服务器方式：就是客户机向服务器请求服务器。客户是请求服务方，服务器是提供服务方。这就像我们申请网络一样，我们向电信公司申请接入网络的IP地址，电信公司为我们提供服务。
2.对等连接方式（P2P）：即对等服务方式。这种模式下，不详细划分服务申请者和服务提供者，因为从某种意义来说，每个主机既可以是服务申请者，也可以是服务提供者，每个主机之间是完全对等的。
2.2 互联网的核心部分
在核心部分起特殊作用是路由器，它是一种专用计算机。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组。
1.电路交换
优点：实时性（在规定时间内系统的反应能力）强，时延小，交换成本较低
缺点：线路利用低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
2.报文交换
优点：中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
缺点：以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的客户。
报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
3.分组交换
分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地，这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
三种方式的比较
3.计算机网络的性能指标
1.速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率。
2.带宽：网络的通信线路传送数据的能力。即：在单位时间内从网络中的某一个点到另一点所能通过的“最高数据率”。
3.吞吐量：在单位时间内通过某个网络（信道/接口）的数据量。
4.时延：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。
发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间，即：从发送数据帧的第一个比特算起到该帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。
传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
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。例如：分析分组的首部信息、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等等。
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。
注意：对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率而不是比特在链路上的传播速率。
5.时延带宽积:传播时延*带宽。
6.往返时间RTT：从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
7.利用率：信道利用率和网络利用率两种。信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
a. 信道利用率：指某信道百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是0.
b. 网络利用率：全网络的信道的利用率的加权平均值。
信道利用率或网络利用率过高就会产生非常大的时延。因此，一些较大主干网的ISP通常控制信道利用率不超过50%。
4.计算机网络体系结构
4.1 协议
在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。
一个网络协议主要由以下三个要素组成：
（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式；
（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答；
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
4.2 五层体系结构
1.物理层
为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。
2.数据链路层
合成数据块，封装成帧。
3.网络层
路径选择、路由及逻辑寻址。
4.传输层
建立主机端到端连接(使用网络层提供的服务，为应用层提供通信服务）
(1) 分割与重组数据
(2) 按端口号寻址
(3) 连接管理
(4) 差错控制和流量控制,纠错的功能
5.应用层
支持各种协议。
⑴文件传输、访问和管理
⑵电子邮件
⑶虚拟终端
⑷简单网络管理
⑸查询服务和远程作业登录
2022-09-24 16:10:46 星期六
标签：网络,笔记,第一章,计算机网络,信道,互联网,时延,分组,利用率 From： https://www.cnblogs.com/liao-y/p/16725699.html