第一章 概述

1.1 計算機網路在資訊時代的作用

1.2 互聯網概述

1.2.1 網路的網路

計算機網路：計算機網路是由若干結點（node）和連接這些結點的鏈路組成的，
??結點：計算機，集線器，交換機，路由器
互聯網：網路之間通過路由器相連接就成為互聯網，也被成為網路的網路，

	路由器把主機之間相互連接形成網路，把網路之間相互連接形成互聯網

1.2.2 互聯網基礎結構發展的三個階段

1.從單個網路ARPANET向互聯網發展的程序
??1969年美國國防部第一個創建了分組交換網ARPANET，逐漸發展成為互聯網，使用TCP/IP協議的計算機也都能利用互聯網相互通信，

注意：
	internet是通用名詞，泛指多個計算機網路組成的計算機網路
	Internet是專有名詞，指互聯網

2.建成了三級結構的互聯網
??主干網，地區網，校園網
3.逐漸形成了多層次ISP結構的互聯網
??電信，聯通，移動等網路運營商

1.2.3 互聯網的標準化作業

互聯網體系結構委員會IAB：對互聯網進行全面管理以及在全世界范圍內促進發展和使用，
開發互聯網有關協議：（1）互聯網工程部 IETF
??????????（2）互聯網研究部 IRTF
制定互聯網標準的三個階段：（1）互聯網草案
?????????????（2）建議標準
?????????????（3）互聯網標準

1.3 互聯網的組成

互聯網的組成：邊緣部分和核心部分，邊緣部分用來進行通信和資料共享，核心部分用來實作連通性和交換，

###1.3.1 互聯網的邊緣部分
網路邊緣部分端系統之間的通信方式：客戶——服務器方式（C/S）和對等方式（P2P）

客戶——服務器方式（C/S）：  
  客戶——服務器都是指通信中涉及的兩個應用行程，這種方式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，客戶主動向遠方的服務器發送請求，就必須知道服務器的地址，服務器需要同時接受來自多個用戶的請求，所以要一直不斷的運行，但不需要知道用戶的地址，  
對等方式（P2P）：  
  相當與用戶既是用戶又是服務器，本質和C/S方式一樣，  

1.3.2 互聯網的核心部分

路由器：在互聯網核心部分起到特殊作用的專用計算機，實作分組交換，用來轉發接收到的分組，
電路交換：

??每個電話之間都要一條電話線，都必須經歷“建立連接”–>“通話”–>“釋放連接”的三個步驟，在通話的全部時間內，通話的兩個用戶始終占用端到端的通信資源，使得傳輸效率較低，
分組交換：

??分組交換采用存盤轉發的方式，把要發送的整塊資料分為一個報文，把整個報文劃分為一個個等長的資料段，在每一個資料段前面加上一些控制資訊組成的首部，構成為一個分組，又被稱為包，分組的首部稱為包頭，首部包含了諸如目地址和源地址等重要控制資訊，這樣才使得資料包可以在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑，并且正確地交付到分組傳輸的終點，
??位于網路邊緣的主機和位于網路核心部分的路由器都是計算機，但它們的作用卻不一樣，主機是為用戶進行資訊處理的，并且可以和其他主機通過網路交換資訊，路由器則是用來轉發分組的，即進行分組交換的，
??當路由器收到一個分組的時候，會檢查它的首部，按照首部的目的地址發送到對應對的分組，交給下一個分組，互聯網中的核心部分中路由器轉發分組的程序，我們把單個的網路簡化成一條鏈路，路由器成為核心部分的結點，
三種交換方式對比：

1.4計算機網路在我國的發展

1.5計算機網路的類別

?1.按照網路的作用范圍進行分類
?（1）廣域網WAN
?（2）城域網MAN
?（3）局域網LAN
?（4）個人區域網PAN
?2.按照網路的使用者分類
?（1）公用網
?（2）專用網

1.6計算機網路的性能

1.6.1計算機網路的性能指標

1. 速率
   資料的傳送速率，單位為，當提到網路的速率時，指的是額定速率，并不是網路的實際速率，
2. 帶寬
   信號的帶寬指的是在傳統的通信電路上傳送的電話信號所包含的范圍，單位一般是千赫，兆赫，在計算機網路當中，帶寬指的是網路中通信傳送資料的能力，單位是bit\s位元每秒，提到網路的帶寬的時候，指的是通過的最高資料率，一條線路的帶寬越寬，其所能傳輸的最高資料率就越高，
3. 吞吐量
   指的是單位時間內通過某網路的實際資料量，單位為bit\s位元每秒，吞吐量還可以用每秒傳送的位元組數和幀數來表示，
4. 時延
   時延由三部分組成，發送時延，傳播時延，處理時延，排隊時延，發送時延是主機或者路由器發送資料幀所需要的時間，傳播時延是電磁波在信道中傳播一定距離需要花費的時間，處理時延指的是主機或者路由器在處理接受到的分組時處理的時間，例如分析分組的首部，從分組中提取資料部分，進行差錯檢驗或者查找相應適當的路由器等，排隊時延指的是分組在經過網路傳輸時，要經過許多路由器，但是分組在進入路由器后需要在輸入佇列中排隊等待處理，在路由器確定轉發介面后，還要在輸出佇列中排隊等待轉發，這就產生了排隊時延，
   資料在網路中的總時延等于這四個時延相加，
   注意：對于高速網路而言，我們提高的僅僅時資料的發送速率，資料的傳播速率并沒由提高，并不是在高速鏈路上資料就會傳送的快一點，
5. 時延帶寬積
   時延帶寬積=傳播時延（總時延）x帶寬
   鏈路就像一條空心的管道，時延就是這條管道的高，帶寬是這條管道的橫截面面積，時延帶寬積就是這條管道的體積，
6. 往返時間RNT
   互聯網上雙向互動一次所需的時間，不包括發送資料所需要的時間，
7. 利用率
   

???當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加
U為信道利用率，D為網路當前的時延，D0為網路空閑時的時延，
D=Do/（1-U）

1.6.2計算機網路的非性能指標

1. 費用
2. 質量
3. 標準化
4. 可靠性
5. 可擴展性和可升級性
6. 易于管理和維護

1.7計算機網路體系結構

1.7.1計算機網路體系結構的形成

??相互通信的計算機系統必須高度協調作業才行，這種“協調”是相當復雜的，為了設計這樣復雜的計算機網路，早在最初的ARPANET設計時即提出了分層的方法，分層可以將龐大而復雜的問題，轉化為若干較小的區域問題，而這些較小的區域問題就比較容易研究和處理，
??為了使不同體系結構的計算機網路都能互聯，國際標準化組織ISO與1977年提出了著名的開放系統互連基本參考模型OSI/RM簡稱OSI但是OSI只獲得了理論上的成果，在市場化上事與愿違，

1.7.2協議與劃分層次

協議：
為進行網路中的資料交換而建立的規則，標準或約定稱為網路協議，簡稱協議，
協議的三要素：語法，語意，同步，
分層：
對于非常復雜的計算機網路協議，其結構應該時層次式的，
分層帶來的好處：
1.各層之間是相互獨立的，
2.靈活性好
3.結構上可分開
4.易于實作和維護
5.能促進標準化作業
分層后要完成的功能：
1.差錯控制：兩邊接收和發送的資訊要一致
2.流量控制：接收端來得及接收，不能太快
3.分段和重裝：要將發送的資料塊再次劃分，在接收端要可以還原資料塊
4.復用和分用
5.連接建立和釋放

協議是為了相同層次之間交流而設定的，該層次之下的層次是為了當前層次之間交流提供服務（保障），
舉例：在兩國國家元首之間進行談話時，兩個國家元首位于相同層次，他們以下的公職人員為了讓兩國元首可以談話，需要做很多事情，來保障這個談話的正常進行，公職人員就是該層次之下的層次，兩國元首確定使用中文來進行談話，這就叫該層次之間通信的協議，

兩個用戶之間的交流實質上是用戶計算機之間對應程式產生的行程之間的交流

1.7.3具有五層協議的體系結構

層次太多，在描述和綜合各層功能的系統工程任務時遇較多困難，層次較少，使得每一層的協議太過復雜，
五層協議的體系結構（自底向上）：物理層，資料鏈路層，網路層，運輸層，應用層，

主機1經過五層為資料包添加首部尾部等資訊，送到信道上，資料包從信道到主機2的程序是去首部程序，

1.7.4物體，協議，服務和服務訪問點

1. 物體：任何可發送或接收資訊的硬體或軟體行程，
2. 協議：是控制兩個對等物體進行通信的規則的集合，在協議的控制下，兩個對等的物體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務，要實作本層協議還需要下一層提供的服務，
3. 協議是水平的，用于同一層次之間，服務是垂直的，用于上下層次之間，
4. 協議和服務的區別：
   協議的實作保證了能供向上一層提供服務，使用本層服務的物體也只能看見服務而無法看見下面的協議，也就是說，下面的協議對上面的物體是透明的，
   透明和透視：透明什么都看不見，透視，什么都看的見，
   5.計算機網路的協議的重要特點：必須把所有不利的條件事先都要估計到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的，看一臺計算機網路協議是否正常，不能只看在正常情況下是否正確，而且必須非常仔細地檢查這個協議能否應對各種例外狀況，

1.7.5TCP/IP的體系結構

TIP/IP協議只有四層，期中路由器在轉發分組時候最高只用到網路層而沒有用到運輸層和應用層，