计算机网络期末复习（谢希仁版本）第1章

大众熟知的三大网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络。发展最快起到核心的是计算机网络。
Internet是全球最大、最重要的计算机网络。
互联网：流行最广、事实上的标准译名。
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。
互联网的两个基本特点：连通性和资源共享。
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
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。
互联网基础结构发展的三个阶段：1.从单个网络 ARPANET 向互联网发展。2.建成了三级结构的互联网。3.全球范围的多层次 ISP 结构的互联网。
ARPANET：最初只是一个单个的分组交换网，不是一个互连网。
三级结构：主干网、地区网和校园网（或企业网）
互联网的标准化工作：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）。
互联网的组成：从工作方式看：分为边缘部分：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；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）。
互联网的边缘部分：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
计算机之间通信”的含义：实际上是指：主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信。
端系统的两种通信方式：客户/服务器模式，Client / Server 方式简称为 C/S 方式。对等方式，Peer to Peer 方式简称为 P2P 方式。
客户-服务器方式（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。
对等连接方式（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。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。
只要都运行了 P2P 软件，就可以进行平等的、对等连接通信。
互联网的核心部分：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。
典型交换技术包括：电路交换，分组交换，报文交换。
互联网的核心部分采用分组交换技术。
电路交换 (circuit switching)。：每一部电话都直接连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户彼此之间可以很方便地通信 。
电路交换：
电路交换：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）
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。
电路交换的问题：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。
电路交换：
分组交换的主要特点：采用存储转发技术。
数据段前面添加首部就构成了分组 (packet)。分组交换以“分组”作为数据传输单元。
接收端收到分组后剥去首部，还原成原来的报文。
分组在互联网中的转发：
1.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。
2.每一个分组在互联网中独立选择传输路径。
3.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。
4.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。
分组的存储转发过程：
三种交换方式的比较：
1.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。
2.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。
3.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。
计算机网络在我国的发展： 1980 年，铁道部开始进行计算机联网实验。
1989 年 11 月，我国第一个公用分组交换网 CNPAC 建成运行。
1994 年 4 月 20 日，我国用 64 kbit/s 专线正式连入互联网，我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。
1994 年 5 月，中国科学院高能物理研究所设立了我国的第一个万维网服务器。
1994 年 9 月，中国公用计算机互联网 CHINANET 正式启动。
到目前为止，我国陆续建造了基于互联网技术的并能够和互联网互连的多个全国范围的公用计算机网络，其中规模最大的就是下面这五个：
中国电信互联网 CHINANET（也就是原来的中国公用计算机互联网）
中国联通互联网 UNINET
中国移动互联网 CMNET
中国教育和科研计算机网 CERNET
中国科学技术网 CSTNET

1994 年，中国教育和科研计算机网 CERNET (China Education and Research NETwork) 是我国第一个 IPv4 互联网主干网。
2004 年 2 月，我国的第一个下一代互联网 CNGI 的主干网 CERNET2 试验网正式开通，并提供服务。
试验网以 2.5~10 Gbit/s 的速率连接北京、上海和广州三个 CERNET 核心节点，并与国际下一代互联网相连接。
中国互联网络信息中心 CNNIC (ChiNa Network Information Center) 每年两次公布我国互联网的发展情况。
到 2019 年底，我国的国际出口带宽已超过 8.8 Tbit/s （1 Tbit/s = 103 Gbit/s）。

计算机网络的分类：1. 按照网络的作用范围进行分类：
2.按照网络的使用者进行分类：
带宽 (bandwidth)：频域：某个信号具有的频带宽度，某信道允许通过的信号频带范围称为该信道的带宽（或通频带）。；时域：网络中某通道传送数据的能力，表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”。单位就是数据率的单位 bit/s。
吞吐量 (throughput)：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的实际数据量。每秒传送的字节数或帧数来表示。
时延：指数据（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：也称传输时延；是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是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的时间。
发送时延计算公式。
发送时延与传播时延有本质上的不同。
1.发送时延发生在机器内部的发送器中，与传输信道的长度（或信号传送的距离）没有任何关系。
2.传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远，传播时延就越大
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
往返时间 RTT (Round-Trip Time)：表示从发送方发送完数据，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
OSI 试图达到一种理想境界：全球计算机网络都遵循这个统一标准，因而全球的计算机将能够很方便地进行互连和交换数据。
协议与划分层次：网络协议 (network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
三个组成要素：
语法：数据与控制信息的结构或格式。
语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
同步：事件实现顺序的详细说明。
协议的两种形式：程序描述、文字代码。不论什么形式，都必须能够对网络上信息交换过程做出精确的解释。
ARPANET 的研制经验表明：对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的。
分层的优点与缺点：优点：各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护能促进标准化工作。缺点：有些功能会重复出现，因而产生了额外开销。
每一层的功能应非常明确。
体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
传输控制协议 TCP
用户数据报协议 UDP 。
对等层与协议数据单元：OSI 参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU (Protocol Data Unit)。
任何两个同样的层次把 PDU （即数据单元加上控制信息）通过水平虚线直接传递给对方。这就是所谓的“对等层”之间的通信。
各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。
协议：控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
同时运行多个服务器进程同时为多个客户进程提供服务。