计算机网络（1）

计算机网络

该博客为个人学习计算机网络时候做的一些笔记，作者水平很有限，如有错误和理解不对之处，欢迎指出！！！谢谢谢谢！！！

学习课本以及资料为谢希仁老师的《计算机网络（第七版）》以及《自顶向下》。课程为韩立刚老师的视频，强推该老师视频，很棒棒~

互连网和互联网

讲真，在此之前真没听说过还有互连网，还以为是老师的讲义打错了。这里有个常识性的概念知识，”internet“和“Internet”是不一样的。

互连网

“internet”是一个通用性的名词，泛指由多个计算机网络连接而成的网络，具体使用什么通行协议并不明确。由结点和链路连接成网络，再有路由来连接各个网络形成互连网。

结点可以是计算机、交换机，也可以是路由器等等

互联网

“Internet”，这就是我们熟知的因特网。是一个采用了TCP/IP协议族，而且覆盖全球、资源共享的一个超大的互连网络。我的理解是互联网

互联网发展的三个阶段

第一阶段

最开始是出现了ARPNET单个网络，随后有了路由来将各个ARPNET网络连接起来，形成互联网。

1. 1983年，ARPNET上的标准协议改为TCP/IP，所以TCP/IP协议的计算机都可以通过互联网通信
2. 1983年也就被人们作为互联网的诞生时间
3. 1990年，ARPNET正式关闭，此时互联网的测试基本结束，开始了下一阶段

第二阶段

随后出现的是一个三级结构的互联网，形成了 主干网—地区网—校园网 的一个布局。由于最开始加入的多是科研机构和学校，随后越来越多的企业也加入了。

第三阶段

逐渐形成了多层次ISP结构的互联网（LSP？？？）

1. 出现了互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）移动、电信（电信的校园网巨差，小声BB）
2. 只要向ISP缴纳费用，即可从ISP获取所需IP地址的使用权，通过ISP连入互联网
3. 根据覆盖面积的大小以及所有的IP地址和数目的不同，ISP也分为不同层级的ISP：主干ISP、地区ISP、本地ISP

ISP的分层：

IXP

我们可以看到这个主机A如果要和主机B通信太麻烦了，绕了一个大弯子，这时候就有了IXP互联网交换点，在做为中间线路。

其他

也有一些大公司直接接入主干ISP或者地区ISP，来提高自己的网络能力

带宽速度

你以为你以为的100M就是你以为吗？

100M其实是到本地ISP的速度，但是其他地方的ISP呢？这时候是取决于速度最低的ISP

万维网

万维网是Internet上的应用，而这种应用也促进了Internet的发展

互联网协会ISOC

ISOC下有一个互联网体系结构研究委员会 IAB，该委员会下面又有两个部门：

1. 互联网研究部IRTF，该研究部下面又有互联网研究指导小组IRSG来管理各个小组RG(research group)
2. 互联网工程部IESG，该部门下面有互联网工程指导小组IESG来管理各个领域的不同小组WG(working group)

成为互联网正式标准的几个阶段

所有互联网标准应该以RFC的形式在网上发表

过去

1. 首先形成一个互联网草案(Internet Draft)，该草案有六个月的有效期，在此时还没有成为RFC文档
2. 接着需达到建议标准(Proposed Standard)，从此阶段开始成为RFC文档
3. 最后达到互联网标准(Internet Standard)，成为正式标准后，可以分到一个编号 STD XXXX，一个标准可以和多个RFC文档关联

现在

现在变为两个阶段，建议标准和互联网标准

其中，除了建议标准和互联网标准有RFC文档外，还有：

1. 实验RFC，实验成功成为建议标准，不成功变为历史的RFC (拜拜了您嘞)
2. 提供信息的RFC，这里是提供指导信息的RFC
3. 历史RFC(这就是被废弃的了)

互联网的组成

边缘部分：

由所有连接在互联网上的主机组成，包括智能设备等等。这部分是用户直接使用的，用来通信和资源共享。

1. 在边缘部分的主机又称为端系统(end system)，端系统在功能上可能很不一样：
   1. 小型的：一个电脑也可，一个手机也可，一个智能联网手表也可，一个联网STM32小闹钟也可
   2. 大型的：一个贼贵贼贵的超大计算机
   3. 端系统的拥有着可以是个人、企业、学习、政府或者某个LSP

核心部分：

这是由大量网络和路由器组成，核心部分给边缘部分提供服务(提供连通性和交换)

端系统之间通信的含义

主机A和主机B之间的通信，其实是A上的某个程序和B上的某个程序通信。

端系统之间的通信方式：

1. 客户-服务器方式（C/S方式），也就是Client/Server方式，简称C/S方式
2. 对等方式（P2P），Peer-to-Peer方式

客服端的工作方式

客户端软件的特点：

1. 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客服软件必须指导服务器程序的地址。
2. 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统

服务器软件的特点：

1. 一种专门提供某种服务的程序（例如web、DNS、FTP、SMTP等），可同时处理多个远地或本地客户的请求
2. 系统启动后自动调用并一直运行，被动的等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
3. 一般需要强大的硬件和高级的操作系统

客户和服务器的通信关系建立后（三次握手与四次挥手？？），通信可以是双向的，两者皆可收发数据。

分组交换

为了理解分组交换，可以先学习电路交换

电路交换

我们传统的电话通信就是电路交换的典型代表，这个方式整个过程如下：建立连接(占用通信资源)->通话(一直占用通信资源)->释放连接(归还通信资源)。从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。从通话开始到通话结束，期间很多时间内，通信线路的资源都是被浪费的。

分组交换

分组交换采用了存储转发技术（实质上是采用了在数据通信的过程中断续<或动态>分配传输带宽的策略），它是把一个报文(message)划分为几个分组后再进行传送，报文为要发送的整块数据。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为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(header)，就构成了一个分组(packet)。多个分组组成报文。分组中的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一个分组才能在互联网中独立地选择传送路径，并被正确地交付到分组传输的终点。

这样就很大程度上解决了电路交换中的一个效率的问题：

1. 电路交换是短跑比赛，同一条赛道，每一场比赛的比赛过程中只有一个选手使用。

   ​ 电路交换分为三个阶段：

   1.建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；

   2.通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；

   3.释放连接：****释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放** 刚才占用的所有通信资源）。

2. 分组交换是马拉松比赛，同一条赛道，大家的速度不一样，可以跟得很紧，多数人压在第一道赛道上也是允许的

位于网络边缘的主机和位于网络核心部分的路由器都是计算机，但它们的作用却很不一样。

• 主机是为用户进行信息处理的，可以和其他主机通过网络交换信息。
• 路由器则是专门进行分组交换的，路由器接收到一个报文，会先暂时存储，开始检查其报头，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去。各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息，以便创建和动态维护路由器中的转发表，是的转发表能够在整个网络拓补发生变化时及时更新。

- **路由器**： 1. 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 2. **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。

分组交换的时延问题

1. 分组在各结点存储和转发时都需要排队，这就会造成一定的时延。

2. 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

三种交换的比较

1. 若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
2. 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
3. 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

网络的分类

按照距离来分类：

1. 广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。
2. 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为 5~50 公里。
3. 局域网 LAN (Local Area Network) ：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。
4. 个人区域网 PAN (Personal Area Network) ：范围很小，大约在 10 米左右。

广域网和局域网明显平时谈到的会多一些，广域网这么猛的一般都是运营商架设的，而局域网基本就是某些企业来维护的。

咱家里花钱租带宽，这个就是所谓的广域网。

这时候就有一个问题了，我的同一台机器里俩处理器离得贼近，他算不算个人区域网。在这里卡BUG呢，很显然他们不是网络：

​ **若中央处理机之间的距离非常近（如仅 1 米的数量级甚至更小些），则一般就称之为多处理机系统，而不称它为计算机网络。 **

按照使用者来分类：

1. 公用网 (public network)
   按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。
2. 专用网 (private network)
   为特殊业务工作的需要而建造的网络。