第一章、概述

网络

三大类：

电信网络、有线电视网络、计算机网络。

互联网

英文叫Internet，首字母大写。采用TCP/IP协议族作为通信规则（其前身为ARPANET）

互连网

英文是internet，不一定采用TCP/IP协议，是由多个计算机网络互连而成的计算机网络。

计算机网络

由节点（node)和链接(link)组成，网络把许多计算机连接在一起，而互连网则通过路由器把许多网络连接在一起。

互联网发展的三个阶段

1、1969，ARPANET。1983年，TCP/IP成为ARPANET上的标准协议，这一年被称为互联网的诞生时间。
2、1985年起，三级结构的互联网：主干网、地区网、校园网（或企业网）。
3、1993年开始，形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网

三层ISP结构的互联网

互联网服务提供者（Internet Service Provider,ISP)：例如，中国移动、联通、电信。
互联网交换点（Internet eXchange Point,IXP)：使两个ISP网络直接相连并交换分组，不需要再通过第三个网络来转发分组。
内容提供者（content provider)：提供视频文件。

互联网的标准化工作

1、互联网草案
2、建议标准：形成RFC文档
3、互联网标准：经过长期的检验，证明了标准可以使用

互联网的组成

边缘部分：用户直接使用，进行通信和资源共享

由连接在互联网的所有主机组成，这些主机又被称为端系统。计算机之间的通信就是主机A的某个进程（或程序）和主机B的另一个进程（或程序）进行通信。

端系统之间通信的两大类方式

客户-服务器方式

比如发邮件，客户是服务请求方，服务器是服务提供方。客户程序被用户调用后执行，向服务器发起通信（请求服务），客户必须知道服务器的地址。不需要特殊的硬件和复杂的操作系统
服务器程序是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。服务器程序不需要知道客户程序的地址，但是一般需要强大的硬件和高级的操作系统。

对等连接方式（P2P）

两台主机不区分客户和服务器端，只要都运行了p2p软件，就可以下载对方存储在硬盘里的共享文档。

核心部分：互联网中最复杂的部分，要向网络边缘部分的大量主机提供连通性。

路由器：在核心部分中起特殊作用，是一种不叫作主机的专用计算机，是实现分组交换（packet switching)的关键构件。任务是转发收到的分组（网络核心部分最重要的功能）

三种交换方式

1、电路交换：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）。特点：通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。线路传输效率很低。
2、报文交换：是一种存储-转发（Store-and-Forward）的通信方式，它的核心思想是：发送方把要传递的完整信息（报文）作为一个整体，加上地址等控制信息后一次性发送出去，网络中的中间节点先把整个报文完整接收、存储下来，再选择合适的路由转发给下一个节点，逐跳传递直到目的地。
3、分组交换：把要发送的长报文（整块数据）划分成一个个较小的、有固定或最大长度限制的数据块——分组（Packet），每个分组加上首部（包含地址、序号、校验等控制信息）后，以存储-转发的方式逐节点传输到目的地，在接收端再按序号重组成原始报文。

分组交换的工作过程

发送端：先把较长的报文分割成若干分组，每个分组加上首部（含源/目的地址、分组序号、校验码等），逐个分组发送出去；
中间节点：每收到一个分组，先进行差错检验：检验出错 → 丢弃该分组，由上层协议负责重传；检验无误 → 根据首部中的地址查路由表，暂存后转发给下一节点；
接收端：按序号把所有分组重新排序、拼接，还原出原始报文。

三种交换方式的比较

计算机网络在我国的发展

略

计算机网络

不同类别的计算机网络

广域网（WAN），城域网（MAN），局域网（LAN），个人区域网（PAN），公用网和专用网。
接入网：将用户接入到互联网的网络，其实也是ISP拥有的网络。

计算机网络的性能

速率

数据的传输速率，单位是bit/s，各速率层级之间相差十的三次方。提到网络速率，通常指的是网络的额定速率。

带宽

计算机网络中带宽用来指网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内网络中某信道所能通过的最大数据率，单位是比特每秒，即bit/s。

吞吐量

单位时间内，通过某个网络（或通道、接口）的实际数据量。两台主机之间的吞吐量遵循木桶短板效应。

时延（delay)

数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所用的时间。重要有时也被称为延迟或者迟延。

网络时延的组成部分

发送时延：主机或者路由器发送数据帧所需要的时间。计算公式：发送时延=数据帧长度（bits)/发送速率（bit/s)。
传播时延：电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间。计算公式：传播时延=信道长度（m)/电磁波在信道中传输的速率（m/s)
处理时延：主机或路由器在收到分组时需要花费一定是时间处理
排队时延：分组在进行网络传输时，在路由器中排队等待传输所需的时间。当网络通信量很大时发生队列溢出，是分组丢失。这时相当于排队延时无穷大。
总时延：以上四个时延相加。

时延带宽积

公式：时延带宽积=传播时延带宽
若以时间为单位来表示链路长度，就是传播时延t，而管道的截面积时链路的带宽s，这时时延带宽积就是管道的体积ts。可以这么理解，在传播的传播时延的t时间内，发送端连续发送了t*s个比特，在t时间结束的瞬间第一个发送的比特到达了接收端，因此，链路的时延带宽积又被称为以比特为单位的链路长度。

往返时间RTT

公式有点复杂，直接贴图了

不过有时，在题目中可能会忽略节点B的处理和排队时延以及节点B的发送时延，这是因为这两个的时间可能非常短，或者不确定性很强，还是要具体题目具体分析。

利用率

信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的。
网络利用率：全网络信道利用率的加权平均值。
注意：信道利用率并非越高越好，类比高速公路，当网络通信量增大时，利用率变大，时延也会增大。

计算机网络的非性能特征

费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理与维护