• 第1章 概述
  • 1.1、計算機在網路時代中的作用
  • 1.2、網際網路概述
    • 1.2.1、網路的網路
    • 1.2.2、網際網路基礎結構發展的三個階段
  • 1.3、網際網路的組成
    • 1.3.1、網際網路的邊緣部分
    • 1.3.2、網際網路的核心部分
  • 1.4、計算機網路的類別
  • 1.5、計算機網路的效能
    • 1.5.1、計算機網路的效能指標
    • 1.5.2、計算機網路的非效能特徵
  • 1.6、計算機網路的體系結構
    • 1.6.1、網路體系結構的形成
    • 1.6.2、協議與劃分層次
    • 1.6.3、具有五層協議的體系結構
    • 1.6.4、實體、協議、服務和服務點

第1章 概述

1.1、計算機在網路時代中的作用

三類網路：

1. 電信網路
2. 有線電視網路
3. 計算機網路

網際網路的兩個重要基本特點

1. 連通性
2. 共享

1.2、網際網路概述

1.2.1、網路的網路

計算機網路（簡稱網路）由若干節點和連線這些節點的鏈路組成。

網路中的節點可以是計算機，集線器，交換機或路由器等。

網路把許多計算機連線在一起，而網際網路則把許多網路通過一些路由器連線在一起。與網際網路相連的計算機常稱為主機。

1.2.2、網際網路基礎結構發展的三個階段

1. 第一階段是從單個網路ARPANET向互連網發展的過程。

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計算機網路。在這些網路之間的通訊協議（即通訊規則）可以任意選擇，不一定非要使用TCP/IP協議。

Internet（網際網路，或因特網）是一個專用名詞，它指當前全球最大的、最開放的、由眾多網路相互連線而成的特定互連網，它採用TCP/IP協議作為通訊的規則，且其前身是美國的ARPANET。

2. 第二階段的特點是建成了三級結構的網際網路。

分為主幹網，地區網，校園網（或企業網）

3. 第三階段的特點是逐漸形成了全球範圍的多層次的ISP結構的網際網路。

ISP的不同層次：

• 主幹ISP
• 地區ISP
• 本地ISP

1.3、網際網路的組成

（1）邊緣部分 由所有連線在網際網路上的主機組成。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。

（2）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）。

1.3.1、網際網路的邊緣部分

通訊方式：

1. 客戶-伺服器方式（C/S方式）
2. 對等連線方式（P2P方式）

1.3.2、網際網路的核心部分

在網路核心部分中起特殊作用的是路由器，其是實現分組交換的關鍵部件，任務是轉發收到的分組。

1.電路交換的主要特點

電路交換是面向連線的服務，是可靠服務。

交換是按照某種方式動態地分配傳輸路線的資源。

經過“建立連線”---> 通話---> 釋放連線三個步驟的交換方式稱為電路交換。

特點：在通話的全部時間內，通話的兩個使用者始終佔用端到端的通訊資源。傳輸效率很低。

2.分組交換的主要特點

分組交換是無連線服務，不可靠服務，採用儲存轉發技術。

報文：把要傳送的整塊資料稱為報文。

分組交換：在傳送報文之前，先把較長的報文劃分成一個個更小的等長資料段，在每個資料段的前面加上一些必要的控制資訊組成的首部，就構成了一個分組。

分組稱為“包”，分組的包頭的可稱為“包頭”。分組是在網際網路中傳送的資料單元。

3.三種交換方式在資料傳送階段的主要特點

1. 電路交換——整個報文的位元流連續地從源點直達終點，好像在一個管道中傳送。
2. 報文交換——整個報文先傳送到相鄰節點，全部儲存下來後查詢轉發表，轉發到下一個節點。
3. 分組交換——單個分組傳送到相鄰節點，儲存下來後查詢轉發表，轉發到下一個節點。

1.4、計算機網路的類別

1.按照網路的作用範圍分類

1. 廣域網 WAN（Wide Area Network）
2. 都會網路 MAN（Metropolitan Area Network）
3. 區域網 LAN（Local Area Network）
4. 個人區域網 PAN（Persoal Area Network）

2.按照網路的使用者分類

1. 公用網：大型網路也可稱為公眾網
2. 專用網：軍隊、鐵路、銀行、電力等系統的專用網

3.用來把使用者接入到網際網路的網路

接入網AN：又稱為本地接入網或居民接入網。

1.5、計算機網路的效能

1.5.1、計算機網路的效能指標

1.速率

速率指資料的傳輸效率，也稱為資料率或位元率，單位是 bit/s。

2.頻寬

頻寬本來指某個訊號具有的頻頻寬度，在通訊線路中，表示某通道允許通過的訊號頻帶範圍就稱為該通道的頻寬（或通頻帶）。

3.吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路的實際資料量

4.時延

時延是指資料從網路的一端傳到另一端所需的時間。有時也稱為延遲或遲延。

1. 時延

傳送時延是主機或路由器傳送資料幀所需的時間。從傳送該資料幀的第一個位元算起，到該幀的最後一個位元傳送完畢所需的時間。傳送時延也叫做傳輸時延

傳送時延=資料幀長度(bit)/傳送速率(bit/s)

2. 傳播時延

傳播時延電磁波在通道中傳播一定的距離需要花費的時間。計算公式是：

傳播時延=通道長度(m)/電磁波在通道中的傳播速率(m/s)

3. 處理時延

主機或路由器在收到分組時要花費時間處理分數的時間。

4. 排隊時延

分組在進入路由器後要先在佇列中排隊等待出來，然後才能轉發。

5. 總時延

總時延 = 傳送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延

5.時延頻寬積

時延頻寬積= 傳播時延 x 頻寬

6.往返時間RTT

一次雙向互動所需的時間稱為RTT。

7.利用率

1. 通道利用率
2. 網路利用率

通道利用率和網路利用率過高就會產生非常大的時延。

1.5.2、計算機網路的非效能特徵

1.費用

2.質量

3.標準化

4.可靠性

5.可擴充套件性和可升級性

6.易於管理

1.6、計算機網路的體系結構

1.6.1、網路體系結構的形成

國際標準化組織OSI提出ISO標準，TCP/IP。

1.6.2、協議與劃分層次

為進行網路中資料交換而建立的規則，標準或約定稱為網路協議。網路協議也可簡稱為協議。

三個要素：

1. 語法，即資料與控制資訊的結構或格式；
2. 語義，即需要發出何種控制資訊，完成何種動作及做出何種響應；
3. 同步，即事件實現順序的詳細說明。

形式：

1. 使用便於人們閱讀和理解的文字描述
2. 使用讓計算機能夠理解的程式程式碼

計算機網路的各層及其協議的集合就是網路的體系結構就是網路的體系結構。換種說法，計算機的體系結構就是這個計算機網路及其構件所應完成的功能的精確定義。

體系結構是抽象的，而實現是具體的，是真正執行的計算機硬體和軟體。

1.6.3、具有五層協議的體系結構

TCP/IP四層協議：應用層（Telnet,FTP,SMTP）,運輸層(TCP或UDP),網際層IP,網路介面層

五層協議：應用層，運輸層，網路層，資料鏈路層，物理層

1. 應用層

應用層的任務‘是通過應用程序間的互動來完成特定網路應用。應用層協議的定義是應用程序間通訊和互動的規則。

應用層互動的資料單元稱為報文

為作業系統或網路應用程式提供訪問網路服務的介面。

應用層任務是通過應用程序間的互動來完成特定網路應用。

應用層協議的代表包括：FTP、HTTP、SMTP等。

2. 運輸層

運輸層的任務就是負責向兩臺主機中程序之間的通訊提供通用的資料傳輸服務。

主要的兩種協議：

• 傳輸控制協議
• 使用者資料報協議

負責向兩個主機中程序之間的通訊提供服務。運輸層還要處理端到端的差錯檢測(與資料鏈路層不同)、擁塞控制、流量控制等問題。

運輸層協議的代表包括：TCP（面向連線、可靠資料傳輸服務，資料傳輸單位是報文段）、UDP（無連線。盡最大努力的資料傳輸服務，資料傳輸單位是使用者資料報）等。

3. 網路層

分組轉發。

負責對子網間的資料包進行路由選擇，為分組交換網上的不同主機提供通訊服務。

網路層協議的代表包括：IP、ICMP、IGMP等。

4. 資料鏈路層

資料的封裝成幀、資料的透明傳輸、資料的差錯檢測。

資料鏈路層協議的代表包括：PPP、幀中繼等。傳輸資料幀。

5. 物理層

在物理層上傳送資料的單位是位元

通過傳輸介質傳送和接收二進位制位元流。

屬於物理層定義的典型規範如RJ-45等。

1.6.4、實體、協議、服務和服務點

實體：任何可以傳送或接收資訊的硬體或軟體過程。

協議：協議是控制兩個對等實體（或多個實體）進行通訊的規則的集合。

在協議的控制下，兩個對等的實體間的通訊使得本層能夠向上一層提供服務。要實現本層協議，還需要使用下面一層提供的服務。

使用本層服務的實體只能看見服務而不能開建下面的協議。也就是說，下面的協議對上面的實體是透明的。

協議是“水平的”，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。

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