计算机网络概述

1、网络、互连网（互联网）和因特网

网络：网络（Network）由若干**结点（Node）和连接这些结点的链路（Link）**组成。

互连网（互联网）：多个网络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，即互连网（互联网）。因此，互联网又称为“网络的网络（Network of Networks）”。

因特网：因特网（Internet）是世界上最大的互连网络（用户数以亿计，互连的网络数以百万计）。

三者的区别：

• 若干节点和链路互连形成网络
• 若干网络通过路由器互连成互联网
• 因特网是当今世界上最大的互联网

2、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（台式电脑，大型服务器，笔记本电脑，平板，智能手机等）。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）。

3、三种交换方式

电路交换

交换步骤：建立连接、通话、释放连接

计算机之间的数据传送是突发式的，当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率一般都会很低，线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

分组交换

发送方

• 构造分组
• 发送分组

在发送报文之前，先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面。加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就构成一个分组，也可简称为“包”，相应地，首部也可称为“包头”。

路由器

• 缓存分组
• 转发分组
• 简称为“分组转发”

路由器处理分组的过程是：

1. 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
2. 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
3. 把分组送到适当的端口转发出去。

接收方

• 接收分组
• 还原报文

报文交换

在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。因此，报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

三种交换方式的对比

4、计算机网络的定义和分类

定义

计算机网络主要是由一些通用的，可编程的硬件（一定包含有中央处理机CPU）互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

分类

按交换技术分类：

• 电路交换网络
• 报文交换网络
• 分组交换网络

按使用者分类：

• 公用网
• 专用网

按传输介质分类：

• 有线网络
• 无线网络

按覆盖范围分类：

• 广域网WAN（Wide Area Network）

作用范围通常为几十到几千公里，因而有时也称为远程网（long haul network）。广域网是互联网的核心部分，其任务是通过长距离（例如，跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。

• 城域网MAN

作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市

• 局域网LAN

一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上范围较小（1 km 左右）

• 个域网PAN

就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。

按拓扑结构分类：

• 总线型网络
• 星型网络
• 环形网络
• 网状型网络

5、计算机网络的性能指标

速率

速率是指数据的传送速率（即每秒传送多少个比特），也称为数据率（Data Rate）或比特率（Bit Rate）。

带宽

用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率。

数据传送速率 = min [ 主机接口速率，线路带宽，交换机或路由器的接口速率 ]

吞吐量

吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量，以便获知到底有多少数据量通过了网络。

时延

时延是指数据从网络的一端传送到另一端所耗费的时间，也称为延迟或迟延。 数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成。

网络时延由几部分组成：

• 发送时延

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。

• 传播时延

电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

• 处理时延

主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理

• 排队时延

分组在进过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。

时延带宽积

时延带宽积是传播时延和带宽的乘积。

往返时间

往返时间（Round-Trip Time，RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端收到接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间。

利用率

• 链路利用率：链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的。
• 网络利用率：网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。

丢包率

丢包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。

6、计算机网络系统结构

通过分层的方式可以将庞大的问题转化为若干较小的局部问题：

参考

https://github.com/BloothOfYouth/Computer-Network-Notes

https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb/