21-01-05前言：為了考試開始計算機網路的復習，剛好系統的梳理一遍計算機網路的重點，目前先根據老師的考點進行總結，過了期末周再全面地進行梳理，參考博客阮一峰老師yyds

一.協議的概念

協議規定了通信物體之間所交換的訊息的格式、意義、順序以及針對收到資訊或發生的事件所采取的“動作”，
它的三要素是：

• 語法 即資料與控制資訊的結構或格式
• 語意 需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種回應
• 時序 即事件實作順序的詳細說明

二.因特網的構成

從因特網的作業方式上來看，可以劃分為:

• 邊緣部分
  由所有連接在因特網的主機組成，這部分用戶可以直接使用，主要是供用戶主機之間進行通信和資源共享 (傳送資料、音頻等)
• 核心部分
  由大量網路與連接網路的路由器組成，作用是供邊緣系統提供服務（提供連通性和交換）
  

1.邊緣部分

將與因特網相連的計算機與其他設備稱為端系統，也叫做主機，
在端系統之間的通信方式有兩種：

• 客戶端/服務器（c/s方式）
  所描述的是行程之間服務和被服務的關系，客戶是服務的請求方，服務器是服務的提供方，客戶發送請求，接收服務器回應，

• P2P
  兩個主機在通信時并不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方，通信在對等物體之間直接進行（如QQ)

2.核心部分

網路核心部分是互聯網中最復雜的部分，因為網路中的核心部分要向網路邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一臺主機都能向其他主機通信，
核心部分最重要的是路由器，路由器是實作分組交換的關鍵構建，其任務是轉發收到的分組，

三.資料交換的方式

分為電路交換、分組交換與報文交換，其中計算機采用的方式是分組交換，本次詳細介紹電路交換與分組交換 因為要考這兩個（老實人）

電路交換

電路交換技術是應用于傳統的電話通訊網，在互聯網中被丟棄，該網路必須在發送方和接收方之間建立一條鏈接（電路），并且一旦連接建立了后，兩個用戶會一直占用端到端的通信資源，導致線路利用率很低，
電路交換的三個階段：

• 1.建立連接（呼叫/電路建立）
• 2.通信
• 3.釋放連接（拆除電路）
  電路交換適合于資料量很大的實時性傳輸，核心路由器之間可以使用電路交換

分組交換

分組交換技術是采用存盤轉發技術，按需分配傳輸線路資源，

通常端系統筆記交換報文，報文可以執行一種控制功能，也可以包含資料，為了從源端系統向目的端系統發送一個報文，源將報分分成一個個較小的等長資料段，并在美個資料段前面加上必要的控制資訊組成的首部（包含源地址和目的地址），稱之為分組，

分組交換網中路由器收到一個分組，先暫時存盤，根據收到的分組的首部中的地址資訊找到合適的介面轉發出去，再把分組交給下一個路由器，交換程序中每一個分組單獨地選擇路徑，這些路徑可以同時被多個計算機來使用，不占線，不需要建立連接，

四.網路性能指標

速率

速率即資料率(data rate)，或稱資料傳輸速率、位元率(bit rate)，是網路中最重要的性能指標
單位時間（秒）,傳輸資訊（位元）量 (b/s（或bps）、kb/s、Mb/s、Gb/s)
當提到網路的速率時，速率往往是指額定速率或標稱速率，而并非網路實際上運行的速率，

帶寬

原本指信號具有的頻帶寬度， 即最高頻率與最低頻率之差，單位是赫茲（Hz），網路的“帶寬”通常是數字信道（鏈路）所能傳送的“最高資料率”，單位：b/s (bps)

吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路的實際資料量，

時延

• 處理時延
  主機或路由器在收到分組時需要花費一定時間進行處理，例如分析分組的首部，從分組中提取資料部分、進行差錯檢驗或查找合適的輸出鏈路等，
• 排隊時延
  指分組等待在鏈路傳輸中輸入輸出列隊里的排隊等待轉發的時間，排隊時延的長短取決于網路當時的通信量，當網路的通信量很大時會發生佇列溢位，使分組丟失，
• 傳輸時延（發送時延）
  指將分組的所有位元推（傳）向鏈路所需要的時間，也就是從發送資料幀的第一個位元算起，到該幀的最后一個位元發送完畢所需的時間，
  計算公式：傳輸時延= L / R【R = 鏈路的傳輸速率 (bps)， L = 分組長度 (位元)】
• 傳播時延
  一個位元從鏈路的起點到下一節點（路由器）傳播所需要的時間，其速度以鏈路的傳播速率傳播，
  傳播時延發生在機器外部的傳輸信道媒體上，而與信道的發送速率無關，信號傳送的距離越遠，傳播時延就越大，

時延帶寬積

鏈路的時延帶寬積又稱為以位元為單位的鏈路長度，
計算公式： 時延帶寬積=傳播時延*帶寬 = dprop * R （bits）

丟包率

由于佇列快取容量有限，因此分組到達已滿佇列將被丟棄 (即丟包)，丟棄分組可能由前序結點或源重發（也可能不重發）
計算公式：丟包率=丟包數/已發分組總數

五.網路體系結構

網路體系結構是從功能上描述計算機網路結構,是分層結構,每層遵循某個/些網路協議完成本層功能，計算機網路體系結構是計算機網路的各層及其協議的集合，是一個計算機網路的功能層次及其關系的定義，是抽象的，

TCP/IP模型、OSI/RM模型、五層原理模型之間的關系：

• 層與協議：每一層都是為了完成一種功能，為了完成這些功能，需要遵循一些規則，這些規則就是協議，每一層都定義了一些協議，
• 對等層：在網路體系結構中，將資料（即資料單元加上控制資訊）直接傳遞給對方的任何兩個同樣的層次，（如OSI運輸層與TCP/IP運輸層）
• 服務訪問點SAP：在同一系統中相鄰兩層的物體進行互動（即交換資訊）的地方，實際上就是一個邏輯介面

由于OSI體系結構太復雜，在實際應用中TCP/IP的四層體系結構得到廣泛應用，且在1225日的春招計劃中也介紹過了TCP/IP四層結構，作為折中此次介紹五層協議體系結構，

應用層

應用層的作用就是規定應用程式的資料格式，

它是網路應用程式以及他們的應用層協議存留的地方，應用層包括了許多協議（HTTP、SMTP、FTP等），應用層協議分布在多個端系統上，而一個端系統中的應用程式使用協議與另一個端系統中的應用程式交換資訊分組，并把這種資訊分組稱為報文，

這一層是計算機網路中的最高層，也是我們作為一般用戶經常直接接觸的一層，

傳輸層

由于一個主機可同時運行多個行程，因此傳輸層有復用和分用的功能，復用就是多個應用行程可同時使用運輸層的服務，分用是運輸層把收到的資訊分別交付給上面的應用層的相應行程，

而所謂埠,則代表每一個使用網卡的程式的編號，每個資料包都發到主機的特定埠，因此不同的程式就能取到自己所需要的資料，
埠一般是0到65535之間的一個整數，正好16個二進制位，0到1023的埠被系統占用，用戶只能選用大于1023的埠，實際應用中應用程式會隨機選用一個埠，并與服務器的相應埠聯系，

傳輸層的功能，就是建立"埠到埠"的通信，進行“行程-行程”的資料傳輸，
在這一層主要使用兩種運輸協議，即 TCP-面向連接的 和 UDP-無連接的，將在第三章進行詳細講解，

網路層

"網路層"的功能是建立"主機到主機"的通信，只要確定主機和埠，我們就能實作程式之間的交流，
網路層的作用是引進一套新的地址，使得我們能夠區分不同的計算機是否屬于同一個子網路，這套地址就叫做 "網路地址" ，簡稱"網址"，它負責源主機到目的主機的資料分組路由與轉發，

網路層協議通常包括： Internet協議（IP協議）、Internet控制資訊協議（ICMP）、地址決議協議（ARP）、反向地址決議協議（RARP），
規定網路地址的協議叫IP協議，所定義的地址叫IP地址，由32個二進制位組成，從0.0.0.0一直到255.255.255.255，IP地址分為兩個部分，前面一部分代表網路，后一部分代表主機，處于同一個子網的IP地址，其網路部分與子網掩碼必定是相同的，
同一個子網路，就采用廣播方式發送，否則就采用”路由”方式發送，IP協議作用主要是為分配IP地址和判斷那些IP在同一個網路，
后面我們將單獨介紹可變長度掩碼的ip子網劃分方法，

資料鏈路層

網路層必須依靠鏈路層的服務，在鏈路層中，將網路層傳下來的IP資料報組轉成幀，在連個相鄰節點透明的傳送幀中的資料，每幀中包含必要的控制資訊（如同步資訊、地址資訊、差錯控制等），其作用是 規定了相鄰節點（主機和路由器之間或兩個路由器之間）資料傳輸

• 以太網協議：
  規定一組電信號組成幀，幀由 標頭（Head）和 資料（Data）組成，"標頭"包含資料包的一些說明項，如發送者與接受者的地址（MAC地址）、資料型別等等；"資料"則是資料包的具體內容，
• MAC地址：
  每塊網卡出廠的時候，都有一個全世界獨一無二的MAC地址，長度是48個二進制位，通常用12個十六進制數表示，前6個十六進制數是廠商編號，后6個是該廠商的網卡流水號，
• 廣播：
  通過ARP協議可以知道本網路內的所有機器的MAC地址，以太網通過廣播的方式把資料發送到本網路內的所有機器上，讓其根據MAC地址自己判斷是否接受資料，
  而不在同一個子網路，便把資料包傳送到兩個子網路連接處的網關（gateway），讓網關去處理，

物理層

物理層的主要任務就是規定各種傳輸介質和介面與傳輸信號相關的一些特性（網路的一些電氣特性），將幀的一個個位元從一個節點移動到下一個節點（負責傳送0和1的電信號），

在這一層，資料還沒有組織，僅作為原始的位元流提交給上層——資料鏈路層，這一層的協議仍然是鏈路相關的，并且進一步地與該鏈路（雙絞銅線、光纖）的實際傳輸媒體相關，