认识计算机网络

单单看这一个词语，有熟悉又陌生，让我们来重新认识一下这位大角色——计算机网络。、

一、是什么以及怎么来的

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

目的：实现数据通信和网络资源共享

二、发展史

	第一代	第二代	第三代	第四代
	面向终端的计算机网络	计算机-计算机网络	网络标准化阶段的计算机网络	互联网时代的计算机网络
是什么	建立在分时操作系统基础上，以主机为中心的通信设备。	通过通信线路将多个计算机连接起来的系统。	制定了一系列的网络标准与协议，如 OSI 参考模型和 TCP/IP 协议簇	将多个独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路，由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。
解决了什么问题	对计算机的远程操控	计算机-计算机之间的通信	计算机相互通信等技术问题	满足了多媒体信息传输、大规模数据处理等需求
解决方法	多个终端与中心计算机相连，达到使用计算机系统主机的目的	形成了计算机网络——以能够相互共享资源为目的，互连起来的具有独立功能的计算机的集合体。	分层解决——OSI标准	向 5G、物联网等方向不断拓展
特征	多个终端可以共享一条通信路线与主机进行通信。	1.通过线路将主机直接连接起来，主机功能：数据处理、通信工作。主机与IMP（接口报文处理机）转接互连，即通信子网。 2.设置CCP（通信控制处理机），把通信任务从主机中分离出来。		遵守国标的开放性、高速、可靠、安全
分类	单机计算机联系系统多点通信线路

tip：分时操作系统原理：

一台主机连接了若干个终端；每个终端有一个用户在使用；交互式地向系统提出命令请求；系统接受每个用户的命令；采用时间片轮转方式处理服务请求；并通过交互方式在终端上向用户显示结果；用户根据上步结果发出下道命令

分时系统实现中的关键问题：及时接收。及时处理。

三、计算机网络的组成

资源子网与通信子网

	资源子网	通信子网	网络子网
是什么	负责全网数据处理和向网络用户提供资源及网络服务	网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合	计算机网络中面向用户的部分
组成	计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成	CCP（通信控制处理机），通信线路，通信设备	其主体是连入计算机网络内的所有主计算机以及这些计算机所拥有的面向用户端的外部设备、软件和共享的的数据资源
功能	访问网络、数据处理、分配资源共享	数据通信，数据传输、交换以及远程数据通信

四、计算机网络性能

速率：数据的传输速率。单位：b/s

带宽：网络中某通道传输数据的能力。单位：b/s

吞吐量：单位时间内通过某网络的实际的数据量。

时延：数据（报文/分租/比特）从网络/链路的一端传输到另一端所需的时间。

时延带宽积：以比特位单位的链路长度。

时延带宽积 = 传输时延 * 带宽

往返时间：往返交互一次所用的时间。

五、计算机网络拓扑结构

拓扑类型	是什么	采用控制策略	优点	缺点
总线型拓扑结构	各个结点通过一个或多个通信线路与公共总线连接	分布式	电缆长度短，易于布线和维护所有站点连接到一个公共数据通道总结结构简单，可靠性高可扩充性强费用开支少	故障诊断困难，需要在各个结点进行故障隔离困难，若是传输介质故障隔离困难。扩展总线的干线长度时，需要重新配置中继器等配置实时性不强，易发生冲突
星型拓扑结构	主结点接受各个结点的信息，在转发给各个结点。	集中式	方便利用中心结点提供服务与配置每个连接只连接一个设备便于网络的集中控制和便于故障诊断与维护有简单的访问协议	1.维护、安装的费用高扩展困难，需要大量的冗余线缆依赖于中心结点
环型拓扑结构	由连接成封闭回路的网络结点组成	适用于传输信息量不大的场合	结构简单，电缆短适用于光纤，单向传输传播时延稳定	网络扩展配置困难结点故障引起全网故障故障诊断困难拓扑结构影响访问控制协议
树型拓扑结构	各个主机进行分层连接，其中处在越高的位置，此节点的可靠性就越强	分层结构，适用于分级管理和控制系统	易于扩展，可以延伸出多个分支没有环路，不会出现死循环，造成资源浪费故障隔离方便，很容易将故障分支隔离开	对根的依赖性太大
网状拓扑结构	网络中任何一个节点都会连接着两条或者以上线路，从而保持跟两个或者更多的节点相连	采用不规则形网络

六、网络体系的分层结构

层次结构：结构的层次性和结构的层次性。

划分依据：层内功能内聚，层外耦合松散。

层次结构方法：分层及每层功能、服务与层间接口、协议

1. 为什么要分层

开放的标准化接口
多厂商兼容性
易于理解、学习
每一层实现明确的功能，利于模块升级
实现模块工程，降低了开发实现的复杂度
便于故障排除

2. OSI参考模型与TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型	通信设备	协议	OSI参考模型	功能	传输数据的单位	传输流程
应用层对不同种类的应用程序它们会根据自己的需要来使用应用层的不同协议加密、解密、格式化数据建立或解除与其他节点的联系	应用程序/计算机	邮件传输应用使用了SMTP协议、万维网应用使用了HTTP协议、远程登录服务应用使用了有TELNET协议 DNS、WWW、FTP、P2P、EMAIL/PPP	应用层	应用层中包含了若干独立的用户通用服务协议模块，为网络用户之间的通信提供专用的程序服务	报文（message）站点一次性要发送的数据块	用户通过应用程序向应用层提出了一系列应用请求
		JPEG、MP3、AVI、DOC	表示层	处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变化、数据加密与解密、数据压缩与解压等	报文（message）	收到了发送邮件的请求，将需要传输的数据进行编码和转换
		TCP、SIP、RTP、RPC-Named pips	会话层	负责维护两个节点之间的传输联接，确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能	报文（message）	与服务器建立会话，三次握手与四次挥手，完成数据传输后，表示层断开连接，终止会话
传输层	路由器—IP地址寻址	TCP、UDP、SCTP、SSL、TLS	传输层	网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层，为用户提供End—to—End(端到端)服务，处理数据包错误、数据包次序等传输问题	报文段（segment）起始点和目的地都是传输层的信息单元	将来自各种应用程序的数据合并到一个数据流中，对数据进行处理，开始数据传输
网际层可以进行网络连接的建立和终止以及IP地址的寻找等功能	交换机—MAC地址寻址	IP、IPX、ICMP、ARP、OSPF、IGMP和RARP等	网络层	为数据在节点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组选择最佳路径，从而实现拥塞控制、网络互联等功能	数据包（Packet）在分组交换网络中传输的格式化数据单元（控制信息->表头信息; 负载->数据本身）	找到数据要发送的地址。根据网络的编址，跟踪设备在网络中的位置，计算出最佳数据传输路径
网络接口层层网络接口层是传输数据的物理媒介，也为网络层提供一条准确无误的线路	物理介质—双绞线、光纤	SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继等	数据链路层	在通信实体间建立数据链路联接，为网络层提供差错控制和流量控制服务。	帧	通过硬件地址找到每一台设备
网络接口层层网络接口层是传输数据的物理媒介，也为网络层提供一条准确无误的线路	物理介质—双绞线、光纤	RS-232、Rj45、V.34/100BASE-TX、SDH	物理层	利用物理传输介质为数据链路层提供物理联接，负责数据流的物理传输工作	比特流	将数据转化成光信号、电信号，通过光缆、铜缆传输

3. TCP/IP协议集

TCP/IP协议（Transformission Control Protocol/Internet Protocol）传输控制协议/网际协议。OSI参考模型由于开销大，真正采用的不多。由于TCP/IP协议简洁、实用，而广泛应用。

TCP对应于OSI参考模型的传输层，IP对应于网络层。

协议	分类	功能
网际层协议	IP协议（网际协议）	使用IP地址确定收发端，提供端到端的“数据报”传递
	ARP协议（地址解析协议）	确定IP地址与物理地址之间的映射关系
	ICMP协议（网际控制报文协议）	协助IP层实现报文传送的控制机制，允许主机或路由器报告差错情况，提供异常情况的报告
	RARP协议（逆向地址解析协议）	将链路层地址换成网络层地址
	IGMP协议（网际主机组管理协议）	负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备可支持多播发送
传输层协议	TCP协议（传输控制协议）	提供一种面向连接的通信协议，可靠、按序传送数据
传输层协议	UDP协议（用户数据报协议）	向应用程序提供一种访问IP的无连接的数据报传送方式不可靠，简单，传输速率高
应用层协议	HTTP协议（超文本传输协议）	保证正确传输超文本文档—C/S访问模式
	FTP协议（文件传输协议）	实现主机之间文件传送—C/S模式
	Telenet协议（远程登录协议）	实现互联网中的工作站（终端）登录到远程服务器的能力
	SMTP协议（简单邮件传送协议）	用于传送系统间邮件信息
	DNS协议（域名解析协议）	实现主机名（域名）到IP地址的转换
	SNMP协议（简单网络管理协议）	专门用于IP网络管理网络结点的一种标准协议