第一章 绪论&计算机网络基础知识

第一章 绪论&计算机网络基础知识

1.1基础概念

为了更好的学习这门课，首先需要了解一系列基本概念。大部分概念都将会在之后的内容中反复出现，而其他的部分也属于一些帮助读者快速入门的基础知识。

• 计算机网络：使用单一技术互联的自治计算机系统的集合
• 协议：通信双方就如何通信的一组约定（按照老师的话说，就是语法语义+通信规则）
• 接口：定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务
• 网络体系结构：层和协议的集合
• 计算机网络&分布式系统的区别：
  • 分布式系统是建立在网络上的软件系统，是软件而不是硬件
  • 分布式系统是一个用于计算或数据处理的抽象
• 协议和服务：
  • 服务指某一层向上一层提供的一组原语，定义了操作，但是不实现
  • 协议是一组规划，规定同一层对等实体之间所交换的信息格式及含义
    记住这些概念！在后面的内容中会基于这些概念做一个展开。

1.2 网络硬件及分类

1.2.1 网络分类

按照处理器之间距离分类，计算机网络大概可以分成以下几种：

• 局域网 LAN
• 城域网
• 广域网 WAN
• 互联网

1.2.2传输技术

点到点（单播/point to point）	链路将一对单独机器连接起来，只有一个接受，一个发送。 举个栗子，广域网的交换机之前是point to point 的
广播&组播（broadcast&Multicast）	通信信道被所有机器共享，任意一台机器发送的数据包，可以被其它机器共享 举个栗子，802.11无线局域网就不输入点到点的传输方式

需要特别说明的是，以上两种传输方式，并不绑定于具体的网络层次，在每一个网络层次中，我们都能看到相似的传输技术，如果不懂的话，可以利用后面的内容加深理解。

1.2.3下层向上层提供的两种不同类型的服务

之前已经说过接口的定义；通过接口，下层可以向上层提供的服务大致分成如下两类（可以简单理解成：上层给下层提供接口，下层为上层提供服务）：

面向连接的服务（Connection oriented）	保证顺序、在数据传输之前有建立的连接 如，电话系统（每次打电话通信前都需要建立稳定的连接且消息有序）；一个专业例子如Tcp协议（后面会讲的！！）
无连接的服务（Connection-less）	仿照面向连接的定义理解，典型的无连接服务如邮政系统或者如UDP协议。互联网上大部分协议都是无连接的！

两者间的区别：是否在传输之前建立了通信信道。
同理，面向连接和无连接的服务的概念也存在于计算机各个网络层次架构之中。尽管在有的架构里，某一层可能只被规定提供其中的一种服务

1.2.4OSI模型与TCP模型

敲黑板！！终于到了最重要的地方。
OSI模型与TCP/IP模型是整个计算机网络最核心的知识，也是面试中经常考察的基础问题（本人在北邮和北航的预推免面试中都被问道过相关题目，所以请读者们仔细阅读并记忆）

理解点1，不论是osi7层协议还是tcp4层协议，给出的都是一种关于网络架构的描述。计算机网络为什么要分层？为了将整个网络系统标准化，更是为了实现工程上更方便的调用和维护

理解点2，OSI与TCP的对比

OSI七层架构	TCP/IP4层架构
应用层	应用层
传输层	传输层
表示层
会话层
网络层	网络层
链路层	链路层
物理层

理解点3，TCP与OSI的异同

• 共同点1：OSI与TCP都采用了层次结构的概念
• 共同点2：都能够提供面向连接和无连接两种服务
• 不同点1：层次结构不同（7：4）
• 不同点2：OSI是十分清晰的概念（clear concept），区分了服务、接口和协议；相比之下，TCP/IP只是一个对已有协议的描述，功能描述和实现细节混合在一起
• 不同点3：尽管OSI描述清楚，他却是一个过于理想化的模型，受到政治等因素影响；同时，TCP/IP受到了广泛使用
• 不同点4：基于同样的原因OSI模型是在协议开发前设计的，具有通用性；而TCP/IP模型是对现有模型的描述，不适用于其它协议栈
• 不同点5：osi在传输层只有面向连接的服务；tcpip在网络层只提供无连接的服务，但在传输层都有；

当然，为了学习方便，我们在此不会严格的使用这两种协议架构进行展开；我们将采用“物理层---数据链路层---网络层---传输层---应用层”这样的5层协议架构进行介绍。
另外一点需要说明的是，物理层的知识偏向底层，并不需要软件工程学生掌握，因此这一部分将跳过处理。对于每一个网络层次，我们都会大致从：数据头格式、差错控制、流量控制、服务质量、经典协议这些方向上展开。

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这一章的内容到此为止，请读者们移步下一章： 第三章 数据链路层