1.1 計算機網路出現的背景

1.1.1 計算機的普及與多樣化

1.1.2 從獨立模式到網路互連模式

以獨立模式(單機模式)使用的計算機：

以網路互連方式使用計算機：

計算機網路，根據其規模可分為WAN（廣域網）和LAN（局域網），

LAN：

WAN：

1.1.3 從計算機通信到資訊通信

單個私有網路->更大私有網路->互聯網

1.1.4 計算機網路的使用

計算機網路好比一個人的神經系統，

1.2 計算機網路與網路發展的7個階段

1.2.1 批處理

批處理：是指事先將用戶程式和資料裝入卡帶或磁帶，并由計算機按照一定的順序讀取，使用戶所要執行的這些程式和資料能夠一并批量得到處理的方式，

1.2.2 分時系統

• 終端：由鍵盤、顯示幕等輸入輸出設備組成，
• 分時系統的特性：多路性、獨占性（”一人一機“）、互動性和及時性，

分時系統：

分時系統的出現，計算機的可用性得到了極大的改善，尤其是互動式操作，

• 互動式操作：指計算機依據用戶給出的指令完成處理并將結果回傳給用戶，

1.2.3 計算機之間的通信

計算機之間的通信顯著提高了計算機的可用性，人們不在局限于僅使用一臺計算機進行處理，而是逐漸使用多臺計算機分布式處理，最終一并得到回傳結果，
使得計算機的發展進入新的歷史階段，在這樣一階段計算機更加側重于滿足使用者的需求、架構更加靈活的系統，且操作更加人性化，

1.2.4 計算機網路的產生

• 視窗系統：在計算機中可以打開多個圖形視窗進行處理的系統，

1.2.5 互聯網的普及

1.2.6 以互聯網技術為中心的時代

通過IP協議實作通信、播放的統一：

1.2.7 從“單純建立連接” 到“安全建立連接”

計算機使用模式的演變：

1.2.8 手握金剛鉆的TCP/IP

TCP/IP 是通信協議的統稱，下一章將開始介紹，先來看看協議是什莫？

1.3 協議

1.3.1 隨處可見的協議

互聯網中常用的具有代表性的協議有IP、TCP、HTTP等，而LAN中常用的協議有IPX/SPX等，

“計算機網路體系結構”將這些網路協議進行了系統的歸納，TCP\IP就是IP、TCP、HTTP等協議的集合，

各種網路體系結構及其協議：

1.3.2 協議的必要性

計算機與網路設備要相互通信，雙方就必須基于相同的方法 ，雙方根據相同的規則就行通信，而我們把這種規則稱為協議，

• CPU：中央處理器，每個程式實際上是由它調度執行的，
• OS：作業系統，是一種基礎軟體，它集合了CPU管理、記憶體管理、計算機外圍設備管理以及程式運行管理等重要功能，例如：Linux、UNIX、Windows等
• 在CPU和作業系統不同的計算機之間實作通信，就需要一個各方支持的協議，
• 一個CPU通常在同一時間只能運行一個程式，為了多程式同時運行，作業系統采用CPU時間片輪轉機制，在多個程式之間進行切換，合理調度，這種方式叫做多任務調度，是由分時系統實作的，

1.3.3 協議如同人與人的對話

1.3.4 計算機中的協議

1.3.5 分組交換協議

分組交換是指將大資料分割為一個個叫做==包（Packet）==的較小單位進行傳輸的方法，

報文首部就像是快遞單上的收件人資訊和寄件人資訊，

1.4 協議由誰規定

1.4.1 計算機通信的誕生及其標準化

1.4.2 協議的標準化

1.5 協議分層和OSI參考模型

1.5.1 協議的分層

OSI模型將通信協議中必要的功能分成了7層，協議分層就如同計算機軟體中的模塊化開發，

1.5.2 通過對話理解分層

以電話聊天為例：語言層與設備層兩層模型：

1.5.3 OSI 參考模型

1.5.4 OSI 參考模型中各個分層的作用

1.6 OSI 參考模型通信處理舉例

1.6.1 7 層通信

1.6.2 會話層以上的處理

以電子郵件為例：

應用層的作業：

主機A 和 主機B 通過他們各自應用層之間的通信，最終實作郵件的存盤，

表示層作業：

表示層與表示層之間為了識別編碼格式也會附加首部資訊，從而將實際傳輸的資料轉交給下一層去處理，

會話層作業：

1.6.3 傳輸層以下的處理

我們通過例子說明了在應用層寫入的資料會經由表示層格式化編碼、再由會話層標記發送順序后才被發送出去的大致程序，然鵝，會話層只對何時建立連接、何時發送資料等問題進行管理，并不具有實際傳輸資料的功能，下邊來介紹傳輸層以下的處理，

傳輸層的作業：

• 會話層負責決定建立連接和斷開連接的時機，而傳輸層進行實際的建立連接和斷開處理，

網路層的作業：

網路層與資料鏈路層各盡其能：

資料鏈路層、物理層

通信傳輸實際上是通過物理的傳輸介質實作的，資料鏈路層的作用是在這些通過傳輸介質互連的設備之間進行資料處理，

物理層中，將資料的0、1轉換為電壓和脈沖光傳輸給物理的傳輸介質，而相互連接的設備之間使用地址實作傳輸，這種地址被稱為MAC地址，

1.7 傳輸方式的分類

1.7.1 面向有連接型與面向無連接型

面向有連接型
這就好比人們平常打電話，只有對方接通電話才能傳輸資訊，

面向無連接型
就如同人們去郵局寄包裹，郵遞員不需要確認收件人的詳細地址是否存在，也不需要確認收件人是否能收到包裹，只要發件人有一個寄件地址就可以辦理郵寄包裹的業務，

這也是TCP 和 UDP之間的區別，后邊在說，

1.7.2 電路交換和分組交換

分組交換

在分組交換中，由分組交換機連接通信線路，分組交換的大致處理程序是：發送端計算機將資料分組發送給路由器，路由器收到這些分組資料后，快取到自己的快取區，然后在轉發給目標計算機，

電路交換與分組交換的特點

1.7.3 根據接收端數量分類

單播、廣播、組播、任播

1.8 地址

通信中每層協議所使用的地址都不盡相同，例如，TCP/IP 通信中使用MAC地址、IP地址|埠號等資訊作為地址標識，

1.8.1 地址的唯一性

多播與任播地址的唯一性

1.8.2 地址的層次性

地址分層就好比，電話號碼包含國家區號和國內區號，通信地址包含國名、省名、市名和區名等，

地址的層次性

• MAC地址和IP地址在標識一個通信主體時雖然都具有唯一性，但是他們當中只有IP地址具有層次性，
• 雖然MAC地址是真正負責最終通信的地址，但是在實際尋址程序中，IP地址卻是必不可少的，

IP地址又是如何實作分層的呢？？
一方面IP地址由網路號和主機號兩部分組成，即使通信主體的IP地址不同，若主機號不同，網路號相同，說明他們處于同一個網段，通常處于一個網段的主機也都屬于同一個部門或者集團組織，另一方面，網路號相同的主機在組織結構、提供商型別和地域分布上都比較集中，也為IP尋址帶來極大的方便，（IP地址的聚合性特點，后邊再說）

• MAC尋址中參考的表叫做地址轉發表（存的MAC本身）
• IP尋址中參考的表叫做路由控制表（存的網路號與子網掩碼）

1.9 網路的構成要素

網路構成要素：

搭建網路的主要設備及其作用：

1.9.1 通信媒介與資料鏈路

傳輸速率與吞吐量：

1.9.2 網卡

網卡（網路介面卡）也叫：網路配接器、LAN卡

1.9.3 中繼器

中繼器是在OSI模型的第一層-物理層面上延長網路的設備，

• 一般連接的是相同的通信媒介，但有的也可以連接不同媒介之間的作業比如：同軸電纜和光纜之間
• 只負責轉發，不判斷錯誤與否
• 可以延長網路，但是也不是無限延長，一般10Mbps 的以太網最多可用4個中繼器分段連接，100Mbps最多只能連兩個中繼器，
• 有的中繼器可以提供多個埠服務，被稱為集線器
  

1.9.4 網橋/2 層交換機

網橋

• 網橋是在OSI模型的第二層-資料鏈路層面上連接兩個網路的設備，
• 它能夠識別資料鏈路層的資料幀，并將這些資料幀臨時存盤于記憶體，在重新生成信號作為一個全新的幀轉發給相連的另一個網段，
• 資料鏈路的資料幀中有一個資料位叫做FCS，用以校驗資料是否正確送達目的地，
• 網橋還能通過地址自學機制和過濾功能控制網路流量，
• 網橋有時也稱作2層交換機

自學式網橋

交換集線器也是網橋的一種，交換集線器中連接電纜的每一個埠都能提供類似的網橋功能，

1.9.5 路由器/3 層交換機

路由器

• 路由器是在OSI模型的第三層-網路層面上連接兩個網路、并對分組報文進行轉發的設備，網橋是根據物理地址（MAC）進行處理的，而路由器/3層交換機則是根據IP地址進行處理的，由此，TCP/IP
  中網路層的地址就成為IP地址，
• 路由器可以連接不同的資料鏈路
• 路由器還有分擔網路負荷的功能，甚至具備一定的網路安全，

1.9.6 4~7 層交換機

4~7 層交換機負責處理OSI模型中從傳輸層到應用層資料，

1.9.7 網關

網關 是OSI模型中負責將從傳輸層到應用層的資料進行轉換和轉發的設備，但是網關不僅轉發資料還能負責資料進行轉換，
手機與互聯網電子郵件的轉換：

為了控制流量以及安全考慮有時也會使用代理服務器，一種應用網關，

代理服務

各種設備及其對應網路分層概述

1.10 現代網路實態

1.10.1 網路的構成

1.10.2 互聯網通信

1.10.3 移動通信

1.10.4 從資訊發布者的角度看網路

參考文獻《圖解TCP_IP》