计算机网络学习什么？

下列举例由用户使用计算机角度去理解

• 首先，计算机网络是通过路由等方式去获取我们希望的数据
• 用户可以在APP中去进行方便的操作去获取数据。
• 每个应用都有自己的端口去确定每次来的数据是否是自己需要的
• 数据应该应该传到哪里，需要给一个目标的地址（ip地址），以及数据回传需要源地址。
• 临近之间链路的数据的传输
• 以及在各层中我们需要考虑安全、传输无误等问题。这些是大多起增加效率的作用。

INTERNET篇

讲述计算机网络就免不了将他的实际应用，INTERNET真是计算机网络中的实际应用，且现在依然在使用的。

网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成
多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网(互连网)。因此，互联网是"网络的网络(Network of Networks)"
因特网(Internet)是世界上最大的互连网络【小写i的internet是通用名词，互连的网络都叫internet】

ISP：

因特网服务提供者(Internet Service Provider)

ISP更像是一个“中间商”，去找“厂家”拿IP地址然后分发给用户。

普通用户如何接入因特网？

通过ISP接入因特网。ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备，任何机构和个人只要向ISP交纳规定的费用，就可以从ISP得到所需要的IP地址。互联网上的主机都必须有IP地址才能通信

基于ISP的三层结构的因特网：

因特网通过对于地域、层级的一层层划分，更好的去快速寻找我们想传达信息的人

因特网的组成：

• 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成，这部分是用户直接使用的，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。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)

三种交换方式

三种交换方式，在学习中都有优缺点，企业的开发会针对场景选择，并非都选一种而淘汰其他两种。可以“因地制宜”

电路交换(Circuit Switching)：最早出现

建立连接(分配通信资源)：例如在使用电路交换打电话前，必须先拨号请求建立连接，当被叫用户听到电话交换机送来的拨号音并拿起电话后，从主叫端到被叫端就建立了一条连接，也就是一条专用的物理通路。这条连接保证了双方通话时所需的通信资源，而这些资源在双方通信中不会被其他用户占用
通话(一直占用通信资源)：分配的资源始终被占用
释放连接(归还通信资源)

优点：

• 实现简单
• 信息传递稳定
• 不易出现传递出错

缺点：

• 资源利用率低
• 灵活性差：只要连接所建立的物理通路中的任何一点出现了故障，就必须重新拨号建立新的连接
• 难以规格化：不同类型、不同规格、不同速率的终端很难互相进行通信，也难以差错控制（这在物理层会进行讲解）

分组交换(Packet Switching)：应用最广

• 发送方：①构建分组 ②发送分组
• 路由器：①缓存分组 ②转发分组
• 接收方：①接收分组 ②还原报文

对于分组交换的核心点就是：分组和还原。

注意：这里不规定数据到的先后顺序。故有还原报文一说

优点：

• 无需建立连接
• 线路利用率高
• 加速传输：报文只给了固定的目的地址，但实际运行的时候可以选择不同的路径，且文章被切成一段一段的，交换机的传输和接收同时进行
• 减少出错率和重复数据量：出错就重发一小段，重复就丢掉，少了就重新申请一小段即可

缺点：

• 需要传输额外信息量(分组头部信息)
• 传输信息易丢失

报文交换(Message Switching)：

分组交换核心是分组和还原，

报文交换则去掉了这一思想，而是将文件完整的接力一级一级传递。

报文交换与分组交换类似，不过对报文没有限制大小，现如今多使用分组交换。

优点：

• 无需建立连接
• 动态分配线路
• 提供多目标服务：一个报文可以同时发送给多个目的地址

缺点：

• 引起转发时延：报文在节点交换机上要经历存储转发的过程
• 需要较大的存储转发空间：因为报文大小没有限制
• 需要传输额外信息量：有头部等信息

一图流了解三种交换模式：

电路交换强调建立连接的稳定性

分组交换则失去了数据的稳定性，但传递速度会更快。

报文交换则强调报文完整的一级一级传递。

计算机网络概述：

定义：

一些互相连接的、自治的计算机的集合

三大特性：

• 互连：指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信
• 自治：指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用
• 集合：指至少需要两台计算机

分类：

按交换技术：①电路交换网络 ②报文交换网络 ③分组交换网络

按使用者：①公用网 ②专用网

按传输介质：①有线网络 ②无线网络

按覆盖范围：①广域网WAN ②城域网MAN ③局域网LAN ④个域网PAN

按拓扑结构：①总线型网络 ②星型网络 ③环型网络 ④网状型网络

性能指标：

性能指标无非就是衡量哪个更快、更稳定

更快则由速度和时间两个指标反馈

更稳定则由利用率、丢包率来反馈

带宽：

在模拟信号中，表示各种不同频率成分所占据的频率范围

在计算机网络中，从网络中的某一点到另一点所能通过的"最高数据率"，即最大传输速率。

吞吐量

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制

带宽和吞吐量的区别：一个是极限的传输速度，一个则是实际的传输速度

时延

在处理过程中所需要的时间

时延带宽积

往返时间

在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互
我们有时很需要知道双向交互一次所需要的时间
因此，往返时间RTT(Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标

往返时间需要有双向交互，其中tcp的连接中就有“多次握手”

利用率

信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均

丢包率

丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率

具体可分为：接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等

丢包率是网络运维人员非常关心的一个网络性能指标，但对于普通用户来说往往并不关心这个指标，因为他们意识不到丢包

分组丢失的两种情况

• 分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃
• 分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时就可能造成网络拥塞

计算机网络的分层结构：

三种不同的结构：

第一种更全面，将功能更加仔细划分、但分的太细以至于有些功能是可以包含在两个层次之间的模糊阶段。（只是参考标准）

第二种则是在浪花淘尽所诞生的，被应用于实际生产的

第三种更倾向于教学

教学中的体系结构讲解

分层的必要性

在平常编程时，我们总是喜欢利用不同的类实现不同的功能，最后进行整合实现真正的功能。这样的好处是让结构更加清晰，维护也更加简单。计算机网络分层同理，在计算机网络上实现不同进程的通信需要解决众多问题，分层便于维护与管理。

大致的数据传输流程：

以浏览器发送为例：

发送方：

由应用层一层一层运输数据，在每一层根据自身的协议，在信息中加入协议的文段，在数据链路层转为比特流，再由物理层选择传递介质

路由：由物理层朝上进行“解封”，至网络层对比ip地址，在进行“分装转换”，再将数据进行传输

接受方：对比数据的目的地址，若是目的地址与自身地址匹配，则自上而下进行“解封”，找到对应的端口，最终完成数据传输。

补充：

1、同等层次为对等实体，遵循的协议都是相同的

2、每一层会且仅会向上一层提供服务。上一层无需了解下层如何做，

写在最后：

计算机网络的各个层次结构的功能都都非常的清晰。学习时我们以每个层次的主要功能来理解就不会太难