一、前言

該書的第二到第四章節都是介紹性內容，存在一些冗餘，某些內容也有點囉嗦。不過要了解計算機網路，那麼它的發展歷史是一定要了解的。所以該書的第二到第四章我濃縮為一篇部落格。只記錄重點內容。

二、計算機網路概述

2.1 計算機網路發展歷史

第一代計算機網路，早期收發器及分組交換原理的提出與應用（1954~1972）

• 1946年，世界上第一臺計算機出現
• 1954年，出現了一種叫做收發器(Transceiver)的終端，人們使用這種終端首次實現了遠端使用計算機。
• 50年代中後期，終端和線路集中器相連，實現了多個終端同時使用計算機。
• 1961年，排隊論證實分組交換的有效性。
• 1964年，Baran - 分組交換網路應用於軍事網路
• 1967年，ARPA(Advanced Research Projects Agency)提出ARPAnet構想
• 1969年12月，在美國的ARPAnet(阿帕網)上應用了基於資料分組的交換系統。它被稱為網路控制協議（Network Control Protocol，縮寫NCP）。ARPAnet擁有15個結點

第二代計算機網路，網路互連，大量新型，私有網路的湧現（1972~1980）

• 1970年，在夏威夷構建了ALOHAnet衛星網路
• 1974年，Cerf與Kahn - 提出網路互連體系結構
• 1976年，Xerox設計了乙太網
• 70年代後期，出現了私有網路體系結構DECnet,SNA,XNA與固定長度分組交換(ATM先驅）
• 1975年，ARPAnet移交給美國國防部通訊局管理
• 1979年，ARPAnet擁有200結點

第三代計算機網路，新型網路協議與網路激增（1980~1990）

• 1983年，在因特網的前身(ARPAnet)中，TCP/IP取代了取代了舊的網路控制協議(NCP)。
• 1984年，ISO釋出了OSI/RM模型，定義了網路互連的七層結構，並詳細定義了每一層的功能。
• 1980年~ ? 802委員會陸續釋出了環形網，匯流排網，令牌匯流排網，光纖網，寬頻網，都會網路和無線區域網等多種區域網標準。
• 1989年，ARPAnet解散，Internet從軍用轉向民用。

第四代計算機網路，商業化，WEB，新應用（1990年 ~ ?)

• 1990年，整個網路向公眾開放。
• 1991年8月，蒂姆·伯納斯-李在瑞士歐洲核子研究組織建立了HTML、HTTP和最初幾個網頁之後兩年，他開始宣揚其全球資訊網專案。

注：以上將計算機網路分代是個人行為，各抒已見，以上分代是通過書籍和視訊總結而來，這裡總結四代網路特點： 第一代計算機網路，代表著計算機網路的嘗試，以收發器以及分組交換的原理實現了小型的，私有的網路結構 第二代計算機網路，代表著計算機網路的發展，出現了大量的私型網路，不同網路之間可以互連，乙太網的設計等。 第三代計算機網路，代表著計算機網路的正規化，在這個年代出現了大量網路標準化協議，其中TCP/IP和OSI結構，以及郵件，DNS，FTP等協議都是該時間段出現的。為後期網路大爆炸時代提供了基礎。 第四代計算機網路，代表著網路的普及，最大的計算機網路系統ARPAnet轉向民用/商用，TCP/IP標準被大量採用，出現了瀏覽器，網民數量開始爆炸式增長，出現大量商業網路應用。

2.2 計算機網路的分類

按覆蓋範圍分類可以分為：區域網(LAN)，都會網路(MAN)，廣域網(WAN) 按網路管理模式分可分為：對等網(PTP/P2P)，C/S網 按傳輸模式分類可分為：廣播網路，點對點網路，點對多點網路，非廣播多路訪問網路

三、計算機網路體系結構

3.1 TCP/IP和OSI/RM體系結構的比較

OSI/RM將整個網路通訊的功能劃分為七個層次，低四層定義瞭如何進行進行端到端的資料傳輸，也就是定義瞭如何通過網絡卡、物理電纜、交換機和路由器進行資料傳輸；高三層定義了終端系統的應用程式和使用者如何通訊。 由於OSI/RM的定義比較麻煩，會話層、表示層單獨劃分的意義並不大，所以出現了更加簡化的層次結構，也就是TCP/IP 4層模型。然而，在之後的實際應用中，許多計算機網路軟/硬體開發商和使用者都感覺到資料鏈路層和物理層有單獨存在的必要。所以，之後的網路實際上應用的是TCP/IP 5層模型。

相同之處：

1. 層次結構劃分思想相同 這兩種體系結構都是以協議棧為基礎進行層次結構劃分的。
2. 總體層次結構相似 這兩種體系結構層次功能是類似的，其中TCP/IP的應用層對應著OSI的前三層，網路介面層對應著OSI的資料鏈路層和物理層。
3. 都擁有“服務”，“介面”，“協議”的概念。 服務是指各層應該做些什麼，要提供什麼樣的功能。介面定義瞭如何訪問服務，規定了有哪些引數可用和這些引數的具體作用是什麼。協議也就是通訊規程，是各層服務功能的具體實現者。

不同處：

1. 適用的範圍不同 OSI不偏重任何特定的網路型別，具有最廣泛的理論上的參考性，是一個理想化的模型。而TCP/IP協議體系結構則相反，它是TCP/IP協議簇先出現然後再根據這些協議進行分層和描述出現的，所以與協議的關係非常緊密，具有很好的實踐性。
2. 劃分的層次結構不同 OSI和TCP/IP劃分的層次功能儘管相似，但還是不同的。
3. 支援的網路通訊模式不同 OSI的網路層同時支援無連線和麵向連線的網路通訊，TCP/IP的網路層只提供無連線的服務。
4. 包括的通訊協議不同 OSI是一種開放型的，希望儘可能適用所有型別計算機網路的理想化體系結構模型，所以它包括的通訊協議非常多，適用於各種網路。而TCP/IP網路中的通訊協議是專門針對具體的TCP/IP協議體系結構而開發的。

3.2 體系結構各層的主要用途

1. 物理層 物理層是OSI/RM和TCP/IP體系結構中的最底層，負責把網路中的各個裝置通過相應的通訊協議連線起來，為網路中的所有資料轉發提供最基本，最必須的通訊路徑。 2. 資料鏈路層 資料鏈路層的作用是在物理層構建的物理鏈路或傳輸通道的基礎上通過執行對應的鏈路層協議使該通道上的資料封裝為“幀”進行傳輸。為對應鏈路層協議的資料傳輸構建一條邏輯鏈路。資料鏈路層需要解決的三個基本問題是：封裝成幀，透明傳輸，差錯檢驗。 3. 網路層 網路層是為不同IP網段之間的資料轉發提供路徑選擇，通過IP地址(也可以是網路層地址，視具體網路而定)把資料包轉發到目的節點。

4. 傳輸層 傳輸層是在下三層的基礎上專門為通訊雙方構建端到端的資料傳輸通道，使雙方就像直接進行資料傳輸一樣。該端到端傳輸通道是可以跨網路的。

5. 應用層 應用層是使用者進行具體網路應用的層次，可細分為會話層，表示層和應用層。會話層是為具體應用建立會話程序的，表示層是對使用者網路應用資料的具體解釋，應用層負責接受使用者的各種網路請求，併為他們分配對應的網路資源。

四、計算機網路通訊基礎

4.1 基帶傳輸和頻帶傳輸

基帶訊號是指由信源發出的，沒有經過調製的原始電訊號。基帶訊號的特點是頻率較低。 頻帶訊號是指經過調製後的基帶訊號。很顯然，如果一個訊號只包含有限的幾種頻率的交流成分，那麼它上面肯定是頻帶訊號。

基帶傳輸由於沒有進行調製，所以整個通道只傳輸一種訊號，通訊通道利用率較低。並且由於基帶訊號頻率較低，所以不適合遠距離傳輸。 頻帶傳輸通常是使用一個高頻訊號攜帶低頻訊號進行傳輸，所以適合遠距離傳輸。由於能調整訊號頻率，所以還能實現多路複用的目的。

4.2 資料通訊模式

資料通訊模式可分為：單工通訊模式，半雙工通訊模式，全雙工通訊模式。

4.3 資料傳輸效率

速率

• 位元率：單位時間內傳輸或處理的位元的數量。單位 b/s(bps) (Bit Per Second)
• 波特率：即調製速率，指的是有效資料訊號調製載波的速率，即單位時間內載波調製狀態變化的次數。也可以被理解為單位時間內傳輸碼元符號的個數。單位 baud（也就是波特，代表每秒的調製數）。位元率 = 波特率 * log₂(N)

頻寬

• 頻寬：通常是數字通道所能傳送的“最高資料率”。單位 b/s(bps)

延遲/時延

• 傳輸延遲(d_trans)：在基於分組交換的網路中，將所有資料包的位推入線路所需的時間。d_trans=L/R (L為分組長度，R為鏈路頻寬)

• 傳播延遲(d_prop)：在鏈路上傳播所需的時間 d_prop=d/s (d為物理鏈路長度，s為訊號傳播速度 ~ 2x10⁸ m/s)

• 結點處理延遲(d_proc)：用於差錯檢驗，確定輸出鏈路時消耗的時間，通常<msec

• 排隊延遲(d_queue)：等待輸出鏈路可用所消耗的時間，取決於路由器的擁塞程度。