計算機網路的定義及其特點

計算機網路的定義

三大網路：電信網路 有線電視網路 計算機網路（三網融合）

發展最快的並起到核心作用的是計算機網路。

計算機網路定義：計算機網路主要是由一些通用的、可程式設計的硬體互連而成的，而這些硬體並非專門用來實現某一特定目的（例如，傳送資料或視訊訊號）。這些可程式設計的硬體能夠用來傳送多種不同型別的資料，並能支援廣泛的和日益增長的應用。

計算機網路的特點

連通性 共享

網際網路概述

網際網路概念

定義：網際網路，特指 Internet，它起源於美國，是由數量極大的各種計算機網路互連起來而形成的一個互連網路。它採用 TCP/IP 協議族作為通訊規則，是一個覆蓋全球、實現全球範圍內連通性和資源共享的計算機網路。

以小寫字母 “i” 開始的 internet（互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。

以大寫字母 “I” 開始的的 Internet（網際網路或因特網）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連線而成的特定計算機網路，它採用 TCP/IP 協議族作為通訊的規則，且其前身是美國的 ARPANET。

網際網路基礎結構發展的三個階段

1. 從單個網路 ARPANET 向網際網路發展的過程。
   • 1983 年，TCP/IP 協議成為 ARPANET 上的標準協議，使得所有使用 TCP/IP 協議的計算機都能利用互連網相互通訊。
   • 人們把 1983 年作為網際網路的誕生時間。
   • 1990年，ARPANET 正式宣佈關閉。
2. 建成了三級結構的網際網路。
   • 它是一個三級計算機網路，分為主幹網、地區網和校園網（或企業網）。
3. 逐漸形成了多層次 ISP 結構的網際網路。
   • 出現了網際網路服務提供者 ISP (Internet Service Provider)。
   • 任何機構和個人只要向某個 ISP 交納規定的費用，就可從該 ISP 獲取所需 IP 地址的使用權，並可通過該 ISP 接入到網際網路。
   • 根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的IP地址數目的不同，ISP 也分成為不同層次的 ISP：主幹 ISP、地區 ISP和本地 ISP。

網際網路的標準化工作

所有網際網路標準都以 RFC 的形式在網際網路上發表。

網際網路的組成

網際網路的邊緣部分

由所有連線在網際網路上的主機組成。這部分是使用者直接使用的，用來進行通訊（傳送資料、音訊或視訊）和資源共享。

c/s模式 p2p模式

網際網路的核心部分

由大量網路和連線這些網路的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。
路由器分組轉發是網路核心部分最重要的功能。網際網路的核心部分採用了分組交換技術
典型交換技術包括：

電路交換  ：建立連線，通訊，釋放連線（面向連線的）
分組交換  ：儲存轉發
報文交換  : 用的少

計算機網路在我國的發展

• 1980 年，鐵道部開始進行計算機聯網實驗。
• 1989 年 11 月，我國第一個公用分組交換網 CNPAC 建成執行。
• 1994 年 4 月 20 日，我國用 64 kbit/s 專線正式連入網際網路，我國被國際上正式承認為接入網際網路的國家。
• 1994 年 5 月，中國科學院高能物理研究所設立了我國的第一個全球資訊網伺服器。
• 1994 年 9 月，中國公用計算機網際網路 CHINANET 正式啟動。

計算機網路的類別

1. 按照網路的作用範圍進行分類

   • 廣域網 WAN (Wide Area Network)：作用範圍通常為幾十到幾千公里。
   • 都會網路 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距離約為 5~50 公里。
   • 區域網 LAN (Local Area Network) ：侷限在較小的範圍（如 1 公里左右）。
   • 個人區域網 PAN (Personal Area Network) ：範圍很小，大約在 10 米左右。
   • 若中央處理機之間的距離非常近（如僅 1 米的數量級甚至更小些），則一般就稱之為多處理機系統，而不稱它為計算機網路

2. 按照網路的使用者進行分類

   • 公用網 (public network)
     按規定交納費用的人都可以使用的網路。因此也可稱為公眾網。
   • 專用網 (private network)
     為特殊業務工作的需要而建造的網路。

3. 用來把使用者接入到網際網路的網路

   • 接入網 AN (Access Network)，它又稱為本地接入網或居民接入網。
   • 接入網是一類比較特殊的計算機網路，用於將使用者接入網際網路。
   • 接入網本身既不屬於網際網路的核心部分，也不屬於網際網路的邊緣部分。
   • 接入網是從某個使用者端系統到網際網路中的第一個路由器（也稱為邊緣路由器）之間的一種網路。
   • 從覆蓋的範圍看，很多接入網還是屬於區域網。
   • 從作用上看，接入網只是起到讓使用者能夠與網際網路連線的“橋樑”作用

計算機網路的效能

效能特徵

速率: 往往是指額定速率或標稱速率，非實際執行速率。
頻寬: 在單位時間內網路中的某通道所能通過的“最高資料率”。單位是 bit/s
吞吐量： 在單位時間內通過某個網路（或通道、介面）的資料量。更經常地用於對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少資料量能夠通過網路。
時延： 資料（一個報文或分組，甚至位元）從網路（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。
時延=傳送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延
時延頻寬積： 時延頻寬積 = 傳播時延 × 頻寬
往返時延（RTT）： 雙向互動一次所需的時間
對於高速網路鏈路，我們提高的僅僅是資料的傳送速率而不是位元在鏈路上的傳播速率。
利用率： 通道利用率指出某通道有百分之幾的時間是被利用的；網路利用率則是全網路的通道利用率的加權平均值。通道利用率並非越高越好。當某通道的利用率增大時，該通道引起的時延也就迅速增加。

D0 表示網路空閒時的時延，D 表示網路當前的時延,U代表網路利用率

D=D0/(1-U)

非效能特徵

費用
質量
標準化
可靠性
可擴充套件性和可升級性
易於管理和維護

計算機網路的體系結構

協議

協議： 為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。（文字描述或程式碼描述）

三大要素：

• 語法：資料與控制資訊的結構或格式 。
• 語義：需要發出何種控制資訊，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。

分層優點

• 各層之間是獨立的。
• 靈活性好。
• 結構上可分割開。
• 易於實現和維護。
• 能促進標準化工作。

分層缺點

• 降低效率。
• 有些功能會在不同的層次中重複出現，因而產生了額外開銷。
  

協議是“水平的”，即協議是控制對等實體之間通訊的規則。
服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。
現在的網際網路使用的 TCP/IP 體系結構有時已經發生了演變，即某些應用程式可以直接使用 IP 層，或甚至直接使用最下面的網路介面層。