计算机网络知识点总结

• 前言
• 第一章 概述
• • 1.1 计算机网络在信息时代的作用
  • 1.2 互联网概述
  • • 1.2.1 网络的网络
    • 1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
    • 1.2.3 互联网的标准化工作
  • 1.3 互联网的组成
  • • 1.3.1 互联网的边缘部分
    • 1.3.2 互联网的核心部分
  • 1.4 计算机网络在我国的发展
  • 1.5 计算机网络的类别
  • 1.6 计算机网络的性能
  • 1.7 计算机网络体系结构（本章重点）
  • • 1.7.1 计算机网络体系的结构的形成
    • 1.7.2 协议与划分层次

前言

本学习笔记主体参考《计算机网络（谢希仁）第七版》，但笔者同时在读《计算机网络-自顶向下方法》，可能会从个别方面补充一些谢版上没有的内容，只能算得上是笔者对近期学习的一个总结，笔者会不定期更新所学内容，如看到不合适或不正确的地方，欢迎评论区进行斧正 。

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第一章 概述

1.1 计算机网络在信息时代的作用

1. 有三大类大家很熟悉的网络，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。
   按照最初的随着技术的发展，电信网络和有线电视网络都逐渐融入到了现代计算机网络的技术，扩大了原有的服务范围，而计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视须节目的服务。从理论上来讲，把上述三种计算机网络融合成一种网络就能够提供所有的上述服务，即“三网融合”。
2. 互联网两个重要基本特点：连通性和共享。

1.2 互联网概述

1.2.1 网络的网络

1. 计算机网络（简称为网络）由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。（区别见自顶向下的网络设备）
2. 计算机网络的组成：
   1. 从组成部分上看
      硬件、软件、协议（一系列规则和约定的集合）
   2. 从工作方式上看
      边缘部分：用户直接使用（C/S方式、P2P方式）
      核心部分：为边缘部分服务
   3. 从功能组成上看
      通信子网：实现数据通信
      资源子网：实现资源共享/数据
3. 网络之间还可以通过路由器互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。这样的网络称为互连网（intenetwork或internet）。因此互连网是“网络的网络”（network of networks）。
4. 网络把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机（也称端系统）。

1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段

1. 先说总结：
   1. 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程 。
   2. 第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。分为主干网、地区网、校园网/企业网。
   3. 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。
2. internet（互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互联而成的计算机网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以任意选择，不一定非要使用TCP/IP协议。
   Internet（互联网或因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互相连接而成的特定互联网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且前身是美国的ARPANET。
   可见，任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信，这样构成的是一个互连网，而不是互联网。
3. 互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）。在许多情况下，ISP就是一个进行商业活动的公司，因此ISP又常译为互联网服务提供商。例如中国电信、中国联通和中国移动。等公司是我国最有名的ISP。
4. 所谓“上网”就是指“（通过某ISP获得的IP地址）接入到互联网”。

1.2.3 互联网的标准化工作

1. 1992年互联网协会ISOC成立。ISOC其下有互联网体系结构委员会IAB。IAB其下有互联网工程部IETF和互联网研究部IRTF。
2. RFC及其成为互联网标准的三个阶段：
   RFC(Request For Comments)“请求评论”——互联网标准的形式。
   （1）互联网草案——有效期六个月。这个阶段还不能算是RFC文档。
   （2）建议标准——从这个阶段开始就是RFC文档了。
   （3）互联网标准——达到正式标准以后，可以分配到一个编号STD xx。

1.3 互联网的组成

边缘部分：用户直接使用的。
核心部分：核心网、主干网、传输网。

1.3.1 互联网的边缘部分

1. 主机A和主机B进行通信。也就是指：主机A的某个进程和主机B的另外一个进程进行通信。
2. 在网络边缘的端系统（主机）之间的通信方式通常可以划分为两大类：客户-服务器方式（C/S）和对等方式（P2P）。
3. 应用层、传输层：进程到进程的通信
   网络层：IP到IP的通信
   数据链路层：MAC到MAC
   物理层：发射器到接收器

1.3.2 互联网的核心部分

1. 在网络核心部分起特殊作用的是路由器（router），它是一种专用计算机（但不叫做主机）。路由器是实现分组交换（packet switching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
2. 电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
   报文交换——整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一结点。
   分组交换——单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后转发查找转发表，转发到下一个结点。
3. 三种交换的比较

交换方式	优点	缺点
电路交换	延时小、实时性强、不存在顺序问题、交换设备简单	建立电路时间长、信道利用率低、终端一致度要求高
报文交换	不需要建立连接，随时发送、可以选择路径，提高可靠性、不需要收发双方同步、可以广播传送、可以设置优先级	存储转发有时延，实时性差、只适合用于数字信号、对缓冲要求不稳定
分组交换	报文交换的优点都具备、流水线方式加速传输、长度固定简化缓冲区管理、出错重发数据量小	转发时延、每个分组需要携带源地址目标地址、失序问题

1.4 计算机网络在我国的发展

1. 1989年11月第一个公用分组交换网CNPAC建成运行。1994年4月20日我国用64bit/s专线正式连入互联网。
2. 中国教育和科研计算机网CERNET
3. 中国互联网信息中心CNNIC

1.5 计算机网络的类别

1. 先说计算机网络定义（较好的，认可度较高的）：
   是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
   注意点：
   （1）计算机网络连接的硬件不限于一般的计算机，还包括只能手机。
   （2）计算机网络并非专门传送数据，而是能够支持很多种的应用。
2. 按照网络的作用范围进行分类
   ·广域网WAN：几十到几千km
   ·城域网MAN：5-50km
   ·局域网LAN：1km左右
   ·个人区域网PAN：10m左右
   若中央处理机之间的距离非常近（如仅1米的数量级或者甚至更小些），则一般就称之为多处理机系统而不称它为计算机网络。
3. 从网络的使用者分类：
   公用网：按规定缴纳费用的人都可以使用。
   专用网：为特殊业务工作的需要而建造的网络
4. 用来把用户接入到互联网的网络：接入网AN。
   接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器之间的一种网络。

1.6 计算机网络的性能

一、常用的七个性能指标

1. 速率：数据的传送速率，也称为数据率或比特率，单位bit/s。
2. 带宽：网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能够通过的“最高数据率”。这种意义的带宽的单位就是数据率的单位bit/s，是“比特每秒”
3. 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口的）实际的数据量。
4. 时延：
   （1）发送时延：主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
   （2）传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
   （3）处理时延：主机或路由器收到分组以后，处理信息分组的时间。
   （4）排队时延：
   总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
5. 时延带宽积：以比特为单位的链路长度。时延宽带积=传播时延*带宽。
6. 往返时间RTT：表示从发送方传输数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。
   （当处理、排队、发送确认的时延可以忽略为0时，RTT=2*传播时延）
7. 利用率：信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延。

二、计算机网络的非性能特征

• 包含费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

1.7 计算机网络体系结构（本章重点）

1.7.1 计算机网络体系的结构的形成

1. 为什么要分层（发送文件前需要解决的问题）：
   （1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活
   （2）要告诉网络如何识别目的主机
   （3）发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并与网络连接正常
   （4）发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经准好工作
   （5）确保差错和意外可以解决。

2. 怎么实现分层的？（实体、协议、服务、接口的概念）：
   (1)实体：第n层中的活动元素成为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
   (2)协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定成为网络协议。（只有水平之间才有协议）
   (3)接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口。
   (4)服务：下层为相邻上层提供的功能调用。（垂直的）

3. 分层的基本原则：
   (1)各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
   (2)每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
   (3)结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
   (4)保持下层对上层的独立性，上层单项使用下层提供的服务。
   (5)整个分层结构应该能够促进标准化工作。

4. OSI，全称开放系统互连基本参考模型OSI/RM。著名的ISO 7498国际标准，也就是所谓的七层协议的体系结构。未得到市场的认可。

5. TCP/IP常被称为是事实上的国际标准，得到了最广泛的应用。

1.7.2 协议与划分层次

1. 协议的三个要素：
   语法：规定传输数据的格式。
   语义：规定所要完成的功能。
   同步：规定各种操作的顺序。
2. 协议的两种形式：
   一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。
   这两种不同形式的协议都必须能够对网络上信息交换过程做出精确的解释。
3. 网络各层可能设计的主要功能。
   -差错控制
   -流量控制
   -分段和重装
   -复用和分用
   -连接建立和释放
4. 计网的体系结构是计算机网络的各层和各层协议的集合