计算机网络-第一章 概述
1.计算机网络的概念
计算机网络是一个将分散的、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。
2.计算机网络的组成
1.从组成部分上看：
一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大组成部分，缺一不可。硬件主要由主机、通信链路、交换设备和通信处理机组成。软件主要包括实现资源共享的软件，方便用户使用的各种工具，软件部分多属于应用层。协议是计算机网络的核心，协议规定了网络传输数据时所遵循的规范。
2.从工作方式上看：
计算机网络分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接在互联网上、供用户直接使用的主机组成，核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。
3.从功能组成上看：
计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网：各种传输介质、通信设备、相应的网络协议组成，集线器、中继器（物理层），交换机、网桥（数据链路层），和路由器（网络层）组成，实现数据通信。资源子网：实现资源共享功能 的设备和软件的集合，主要是会话层、表示层和应用层。
3.计算机网络的功能
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- 数据通信：实现联网计算机之间的各种信息的传输
- 资源共享：使计算机网络中的资源互通、分工协作，从而极大地提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
- 分布式处理：当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。
- 负载均衡
4.计算机网络的分类
1.按分布范围分类：
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- 广域网（WAN）
- 城域网（MAN）
- 局域网（LAN）
- 个人区域网（PAN）
2.按传输技术分类：
广播式网络：所有联网计算机都共享一个公共通信信道，当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，其他所有的计算机都会“收听”到这个分组。
点对点网络：每条物理线路连接一对计算机。如果通信的两台主机之间没有直接连接的线路，那它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储和转发，直至目的结点。
3.按拓扑结构分类
主要分为星形、总线形、环形和网状形网络等。
5.计算机网络等性能指标
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- 速率：数据传输（数据是指0和1）的速率，比如你用迅雷下载，1兆每秒，来衡量目前数据传输的快慢。它是计算机网络中最重要的一个性能指标。
- 带宽：表示网络等通信线路所能传送数据等能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义词，单位是“比特每秒”（bit/s 或 b/s）
- 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
以上三点，我们举个案例
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- 一条路每秒最多能过100辆车（宽带就相当于100辆/秒）。
- 而并不是每秒都会有100辆车过，假如第一秒有0辆，第二秒有10辆...，（但是最多不能超过100辆）。
- 所以有第1秒0辆/秒，第2秒10辆/秒，第3秒30辆/秒，这不能说带宽多少吧，于是就用吞吐量表示具体时间通过的量有多少（也有可能等于带宽的量）。
- 由此可知带宽是说的是最大值速率，吞吐量说的是某时刻速率。但吞吐量不能超过最大速率。
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时延：是指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。单位是s。 时延分一下几种：
发送时延： 数据从主机到信道上所用的时间
传播时延： 数据在信道上传播所花费的时间
排队时延： 数据在路由器前等待前面数据处理的时间
处理时延： 数据在路由器中处理需求的时间
利用率：如果令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，U表示网络利用率，那么D=D0 /（1-U）
往返时延：表示发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认总共经历的时延。
6.计算机网络体系结构
分层的基本原则是：
1.每一层都实现一种相对独立的功能，降低大系统的复杂度。
2.各层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
3.各层功能的精确定义独立于具体的实现方法，可以采用最合适的技术来实现。
4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
5.整个分层结构应能促进标准化工作。
概念总结
计算机网络体系结构分为3种：OSI体系结构、TCP / IP体系结构、五层体系结构
OSI参考模型是网络互连的七层框架：
1，2，3层主要是是物理链路组成的，比如光纤，路由器，集线器，主要负责的是数据通信。5，6，7层是软件控制的，比如http协议，是一种软件层面控制的协议，主要负责处理传输来的数据。
应用层： Application Layer 直接为用户的应用进程（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务。如HTTP、SMTP、FTP、DNS等
表示层： Presentation Layer 把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式，即让两个系统可以交换信息
会话层： Session Layer 负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接
传输层 ：Transport Layer 负责端到端通讯，可靠传输，不可靠传输 ，流量控制，复用分用
网络层 ：Network Layer 负责选择路由最佳路径，规划IP地址(ipv4和ipv6变化只会影响网络层)，拥塞控制
数据链路层 Data Link Layer 帧的开始和结束，还有透明传输，差错校验(纠错由传输层解决)
物理层 Physical Layer 定义网络设备接口标准，电气标准(电压)，如何在物理链路上传输的更快
TCP/IP参考模型
OSI与TCP/IP异同：
1. 相同点
- 都分层
- 基于独立的协议栈的概念
- 可以实现异构网络互连
2. 不同点
- OSI定义了三点：服务、协议、接口
- OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议；而TCP/IP先发明了协议，然后根据协议归纳出整个TCP/IP架构
7.计算机网络协议、接口、服务的概念
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- 协议：就是规则的集合。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议，它是控制两个（或多个）对等实体进行通信的规则的集合，是水平的。
- 接口：接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，是一个系统内部的规定。每一层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层次定义接口。
- 服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。对等实体在协议的控制下，使得本层能为上一层提供服务，但要实现本层协议还需使用下一层所提供的服务。
上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语，分四类：
1.请求（Request）：由服务用户发往服务提供者，请求完成某项工作。
2.指示（Indication）：由服务提供者发往服务用户，指示用户做某件事。
3.响应（Response）：由服务用户发往服务提供者，作为对指示的响应。
4.证实（Conformation）：由服务提供者发往服务用户，作为对请求的证实。
协议和服务在概念上是不一样的。首先，本层协议的实现才能保证向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。协议是水平的，协议是控制对等实体之间通信的规则。服务是垂直的，服务是由下层通过层间接口向上层提供的。并非在一个层内完成的全部功能都称为服务，只有能被高一层实体“看得见”的功能才是服务。
计算机网络提供的服务可按以下三种方式分类：
1.面向连接服务与无连接服务
在面向连接服务中，通信前双方必须先建立连接，分配相应的资源，以保证通信能正常进行，传输结束后释放连接和占用的资源。因此这种服务分为建立连接、数据传输和释放连接三个阶段。
在无连接服务中，通信前双方不需要建立连接，需要发送数据时就直接发送。把每个带有目的地址的包传送到线路上，由系统选定路线进行传输，是一种不可靠的服务。
2.可靠服务和不可靠服务
可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制能保证数据正确、可靠地传送到目的地。
不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送，但不能保证数据正确、可靠地传送到目的地，是一种尽力而为的服务。
3.有应答服务和无应答服务
有应答服务是指接收方在收到数据后向数据发送方给出相应的应答，该应答由传输系统内部自动实现，而不是由用户实现。
无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。