1.1 计算机网络在信息时代中的作用
1、信息时代：以网络为核心
2、大众熟知的网络
（1）电信网络：向用户提供电话、电报及传真等服务。
（2）有线网络：向用户传送各种电视节目。
（3）计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件。
发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
“三网融合”：融入现代计算机网络技术。
3、Internet的中文译名
（1）因特网：推荐，但却长期未得到推广。
（2）互联网：目前流行最广，事实上的标准译名。
互连网：仅在局部范围互连起来的计算机网络。
互联网 ≠互连网。
4、互联网的 2 个重要基本特点
（1）连通性：使上网用户之间可以非常便捷、非常经济地交换各种信息，好像这些用户终端都彼此直接连通一样。
（2）共享（资源共享）：实现信息共享、软件共享、硬件共享。 由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样地方便使用。
连通性和共享是 Internet 提供许多服务的基础。
1.2 互联网概述
1.2.1 网络的网络
1、计算机网络（简称为网络）： 由若干节点(node)和连接这些节点的链路(link)组成。 网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。
2、互连网 (internetwork 或 internet)： 有多个网络通过一些路由器相互连接起来，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。 互连网是“网络的网络”(network of networks)。
网络：把许多计算机连接在一起。
互连网：把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
互连网 (internet) ≠ 互联网 (Internet)
1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
1、第一阶段：1969 – 1990，从单个网络 ARPANET 向互联网发展。
ARPANET：最初只是一个单个的分组交换网，不是一个互连网。
1983 年，TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议，使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。
人们把 1983 年作为互联网的诞生时间。
1990 年，ARPANET 正式宣布关闭。
2、第二阶段：1985 – 1993 ，建成了三级结构的互联网 。
国家科学基金网 NSFNET。
三级结构：主干网、地区网和校园网（或企业网）。
覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为互联网中的主要组成部分。
3、第三阶段：1993 – 现在，全球范围的多层次 ISP 结构的互联网。
出现了互联网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)： 提供接入到互联网的服务，需要收取一定的费用。
多层次 ISP 结构： 主干 ISP、地区 ISP 和本地 ISP， 覆盖面积大小和所拥有的 IP 地址数目的不同。
互联网交换点 IXP (Internet eXchange Point)：允许两个网络直接相连并快速交换分组，常采用工作在数据链路层的网络交换机。 世界上较大的 IXP 的峰值吞吐量都在 Tbit/s 量级。
内容提供者 (Content Provider)：在互联网上向所有用户提供视频等内容的公司，不向用户提供互联网的转接服务。
4、20 世纪 90 年代：万维网 WWW 的问世
万维网 WWW (World Wide Web)：由欧洲原子核研究组织 CERN 开发，成为互联网指数级增长的主要驱动力，2019 年 3 月底，互联网的用户数已超过了 43.8亿。
1.2.3 互联网的标准化工作
1、互联网协会（Internet Society，简称ISOC）
ISOC下面的技术组织——互联网体系结构委员会IAB
（1）互联网工程部IETF（Internet Engineering Task Force）
（2）互联网研究部IRTF（Internet Research Task Force）
2、标准发表：以 RFC 的形式
RFC：Request For Comments （请求评论）。
所有的 RFC 文档都可从互联网上免费下载。
任何人都可以用电子邮件随时发表对某个文档的意见或建议。
但并非所有的 RFC 文档都是互联网标准。只有很少部分的 RFC 文档最后才能变成互联网标准。
RFC 文档按发表时间的先后编上序号（即 RFCxxxx，xxxx 是阿拉伯数字）。
1.3 互联网的组成
从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：
（1）边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）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，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）。
1.3.1 互联网的边缘部分
1、处在互联网边缘部分的就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统 (end system)。
端系统在功能上可能有很大差别： 小的端系统：普通个人电脑、智能手机、网络摄像头等。 大的端系统：非常昂贵的大型计算机或服务器。
端系统的拥有者：可以是个人、单位、或某个 ISP。
2、“计算机之间通信”的含义：主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信。
“进程”就是“运行着的程序”。
3、在网络边缘的端系统之间的两种通信方式
（1）客户-服务器方式（Client / Server 方式，简称为C/S 方式）
客户/服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。
-客户程序和服务器程序主要特点： 客户程序：被用户调用后运行，需主动向远地服务器发起通信（请求服务）。 必须知道服务器程序的地址。 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。 服务器程序：专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个客户请求。 一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。不需要知道 客户程序的地址。 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
（2）对等连接方式（Peer to Peer 方式，简称为P2P 方式）
两台主机在通信时不区分服务请求方和服务提供方。
只要都运行了 P2P 软件，就可以进行平等的、对等连接通信。
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。
1.3.2 互联网的核心部分
是互联网中最复杂的部分。
向网络边缘中的主机提供连通性，使任何一台主机都能够向其他主机通信。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组。
分组转发是网络核心部分最重要的功能。
互联网的核心部分采用分组交换技术。
1、电路交换的主要特点：电线对的数量与电话机数量的平方（N2）成正比。
“交换 (switching)”的含义：转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
分为三个阶段： 建立连接：建立一条专用的物理通路（占用通信资源）。 通话：主叫和被叫双方互相通电话（一直占用通信资源）。 释放连接：释放刚才使用的专用的物理通路（归还通信资源）。 这种必须经过“建立连接（占用通信资源）、通话（一直占用通信资源）、释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式称为电路交换。
电路交换特点：通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
计算机数据具有突发性，这导致在传送数据时，通信线路的利用率很低，真正用来传送数据的时间往往不到 10%，甚至不到 1%，已被用户占用的通信线路资源在绝大部分时间里都是空闲的。
2、分组交换的主要特点：采用存储转发技术。
在发送端，先把较长的报文划分成更小的等长数据段。数据段前面添加首部就构成了分组 (packet)，分组又称为“包”，而分组的首部也可称为“包头”。
分组交换以“分组”作为数据传输单元：互联网采用分组交换技术。分组是在互联网中传送的数据单 元。 发送端依次把各分组发送到接收端。
接收端收到分组后剥去首部，还原成原来的报文。假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。
分组在互联网中的转发：根据首部中包含的目的地址、源地址等重要控制信息进行转发。 每一个分组在互联网中独立选择传输路径。 位于网络核心部分的路由器负责转发分组，即进行分组交换。 路由器要创建和动态维护转发表。
每个分组独立选择传输路径。
分组交换的优点：
分组交换带来的问题：排队延迟：分组在各路由器存储转发时需要排队。 不保证带宽：动态分配。 增加开销：各分组必须携带控制信息；路由器要暂存分组，维护转发表等。
3、报文交换
在 20 世纪 40 年代，电报通信就采用了基于存储转发原理的报文交换 (message switching)。
但报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。
现在报文交换已经很少有人使用了。
4、电路交换、报文交换和分组交换的主要区别
若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
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