一、计算机网络的概念及功能

1.1 计算机网络的概念

三网：有线电视网络、电信网络、计算机网络。
三网融合：通过计算机网络可以将有线电视、电信网络通过0/1编码等方式展现进行融合，从而实现计算机网络实现视频、电话等其他网络功能。
四网：电网+三网。
四网融合：计算机网络控制实现有限电视网络、电信网络与电网。
计算机网络： 是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

• 计算机网络时互连的、自治的计算机集合
• 互连-通过通信链路互联互通
• 自治-无主从关系

1.2 计算机网络的功能

• 1.数据通信
  传递数据
• 2.资源共享
  同一个计算机网络的其他计算机可使用的某台计算机的计算机资源的行为，可共享硬件（打印机共享）、软件（远程访问另一台电脑的软件）、数据（百度文库上传下载）。
• 3.分布式处理
  多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分(Hadoop平台）
• 4.提高可靠性
  替代机实现崩溃的真实机的操作
• 5.负载均衡
  各计算机承担各自的任务

1.3 计算机网络的发展

1.3.1 第一阶段

网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起，因特网是世界上最大的互联网。

1.3.2 第二阶段

1.3.3 第三阶段

美国把主干网交给企业管理，ISP服务提供商进行提供网络服务。

1.4 总结

二、计算机网络的组成与分类

2.1 计算机网络的组成

2.1.1 组成部分

硬件、软件、协议（一系列规则和约定的集合）

2.1.2 工作方式

分为

• 边缘部分

  • C/S方式（Client/Server）:通常要下载软件、B/S方式（Browser）：通常用浏览器
  • P2P方式（Peer-to-Peer）:主机可以是提供服务的服务器，也可以是使用服务的客户
  • 

• 核心部分

边缘部分：有一系列端系统组成（计算机，大型计算机，摄像头等）
核心部分：提供服务，端系统之间才能实现通信（进程与进程之间的通信）

2.1.3 功能组成

数据通信、资源共享

2.2 计算机网络的分类

• 1.按分布范围分
  广域网（WAN）、域域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）
  广域网使用交换技术
  局域网使用广播技术
• 按使用者分
  公用网（中国电信）、专用网（政府、军队）
• 按交换技术分
  电路交换（建立连接、占用资源、释放连接）
  报文交换（存储转发、使用报文）
  分组交换（存储转发、使用分组，分组是报文的分割）
• 按拓扑结构分
  
• 按传输技术分
  广播式网络：共享公共通信信道
  点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制

2.3 总结

三、标准化工作与相关组织

3.1 标准化工作

要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通，必须遵从统一的标准。

分类

• 法定标准：由权威机构制定的正式的、合法的标准。 OSI
• 事实标准: 某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准。TCP/IP

RFC——因特网标准的形式。

RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段：

• 1）因特网草案：这个阶段还不是RFC文档
• 2）建议标准：从这个阶段开始成为RFC文档（放在互联网上进行评论与修改）
• 3）草案标准（2011年取消了）
• 4）因特网标准（IETF、IAB进行审核）

3.2 相关组织

3.3 总结

四、性能指标

4.1 速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率
比特 1/0位
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s

4.2 带宽

（1）“带宽”原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。
（2）计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特每秒”，b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。（网络设备所支持的最高速度）（在发送中的最高发送速率）

4.3 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。单位b/s，kb/s，Mb/s等。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

带宽：最高数据率（最多可以有多少）
吞吐量：实际的数据率加和（实际给我多少）

4.3 时延

指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。

• 发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。
• 传播时延：取决于电磁波传播速度和链路长度
  
  信号经过一定的调制手法，将信号调制成电磁波。
• 排队时延：等待输出/入链路可用
• 处理时延：检错和找出口
  
  高速链路：指的是发送速度提高，而不会影响传播速度（电磁波一般速度不会变）

4.4 时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽
bit=s * b/s

时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
即“某段链路现在有多少比特”。（容量）

4.5 往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。

4.6 利用率

4.7 结论

五、计算机网络分层结构

5.1 分层结构

大问题——>小问题

分层结构的认识：

1.实体：第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
2.协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议【水平】

• 语法：规定传输数据的格式
• 语义：规定所要完成的功能
• 同步：规定各种操作的顺序

3.接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口
4.服务：下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】

SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而应传送的数据
PCI协议控制信息：控制协议操作的信息
PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位

5.2 概念总结

网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构
计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构
每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能
计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合
第n层在向第n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能
仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。

5.3 总结

六、OSI参考模型

6.1 起源

6.2 ISO/OSI参考模型

6.2.1 ISO/OSI参考模型解释通信工程

6.2.2 应用层

用户与网络的界面
所有能和用户交互产生网络流量的程序

6.2.3 表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法与语义）
功能一：数据格式交换（翻译官）
功能二：数据加密解密（“我的微信支付密码是XXXX”）
功能三：数据压缩和恢复

6.2.4 会话层

向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
这是会话，也是建立同步（SYN）
功能一：建立、管理、终止会话
功能二：使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。（适用于传输大文件）

6.2.5 传输层

负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
功能一：可靠传输、不可靠传输
功能二：差错控制
功能三：流量控制
功能四：复用分用

• 复用：多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。
• 分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。

6.2.6 网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
网络层传输单位是数据报。
功能一：路由选择（最佳路径）
功能二：流量控制
功能三：差错控制
功能四：拥塞控制：若所有节点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。

6.2.7 数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
数据链路层/链路层的传输单位是帧。
功能一：成帧（定义帧的开始和结束）
功能二：差错控制 帧错+位错
功能三：流量控制
功能四：访问（接入）控制 控制对信道的访问

6.2.8 物理层

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理层传输单位是比特。
透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
功能一：定义接口特性
功能二：定义传输模式（单工、半双工、双工）
功能三：定义传输速率
功能四：比特同步
功能五：比特编码

6.3 总结

七、TCP/IP参考模型

5层参考模型的封装与解封装过程

7.1 总结

八、第一章总结