1.1 计算机网络的作用
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理论上，应该三网融合的；但是涉及到个领域的利益和管辖权问题，未能实现。
1.2 互联网概述
网络的网络
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网络把计算机连接起来，互联网把网络通过路由器连接起来，互联网是网络的网络。与网络相连的计算机叫主机。
发展的三个阶段
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单网走向互连网：美国国防部，为了解决通讯问题，发展互连网络。internet(小写)，互连网，不一定采用TCP/IP；Internet（大写），是互联网，全球最大的互连网，使用TCP/IP；
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三级结构互联网：校园/企业网互连构成区域网，区域网通过主干网互连。
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多层次ISP：ISP就是网络运营商（移动、联通）。如果百度的机房放在电信，那么移动用户使用百度的网速就会慢。所以大的公司都会有不同的运营商机房，或是双机房。游戏里分电信区和移动区，也是这个原理。IXP（互联网交换点），如图，可以减少传输路径长度。如果，网站的服务对象是中国，那么把机房设置在地区ISP上。如果，网站是面向国际的，要把机房设置在主干ISP，如果放在地区，外国人访问，是先去主干ISP，再去地区ISP，速度慢。但是中国人访问，就是直接去地区ISP，速度就很快。
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1.3 互联网组成
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边缘
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客户-服务器(C-S)：边缘的端主机，可能是私人电脑，也可是企业主机。
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对等连接方式(p2p,peer-peer)：不分谁是服务端、客户端，既可以是服务端，也可以是客户端。例如当年的快播，BT种子。一部高清影片，在线看，需要占用优酷大量的带宽，用户看会很卡。但是使用P2P技术，A看片，边看会边缓存视频。B看这个片的时候，先去官网缓存视频，等到缓存到一定程度，就会搜索附近。软件发现B的周围A也在看这个视频，就让B从A处下载缓存文件，周围如果还有C、D、E，那么就把视频分组，从C、D、E处同时下载不同的分组，所以用户越多速度越快。所以视频刚开始很卡，显示正在缓存，之后就快了，为了减少初始的缓存时间，厂商还会在各个地区提供专门的缓存服务器。BT种子也是同理，把一个视频识别成ID种子文件，通过这个ID来去搜索视频，把视频分组后，从各个主机处下载分组文件，最后拼起来。
核心
网络核心，起到特殊作用的是路由器。路由器是实现分组交换的关键构件。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。核心部分的路由器，通常是高速链路相连接，边缘的主机接入核心部分通常是低速的链路。分组交换是什么？下面介绍三种交换方式。
- 电路交换：建立连接--通话--释放连接。通讯中，会一直占用资源。如果正在通话，那就占线，请稍后再拨。
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分组交换：发送的整块数据叫报文，把一个报文划分成几个小块再传送。每个小块加上必要的信息“首部”(顺序编号、目的地址、源地址)，就构成了一个分组，也叫包。分组的首部，也叫包头。路由器负责分组交换，收到一个分组，会查看首部，根据目标地址，查找转发表，选择合适的下一站。这样一步步的存储转发(数据暂存内存)，最终到目的地。路由器间会经常交换信息，来更新转发表。这样，就没有专用的线路了，也就不用建立连接、释放连接了，也没有占线的问题，数据传送效率变高了。
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报文交换，就是不分组，直接整个报文传送。
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分组交换，不用像电路交换那样，建立、释放资源。也不用像报文交换那样，全部一起走，传送时间长，可以各自选择最佳路径。
1.4 网络的类别
范围：广域网、城域网、局域网、个人区域网
使用者：公用网、专用网
1.5 网络的性能
性能指标
- 速率：数据以01010的形式传输，速率的单位是b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s.也叫比特率,b/s也写成bps(bit per second)。注意：这是小b，不是平时百度网盘下载的KB/s,这是大B。B--Byte,b--bit。平时说的速率，往往是额定速率(理想下的最合适的速率)。
- 带宽：数据信道传输的最高速率
- 吞吐量：单位时间通过网络的数据量，例如我电脑看片2M，同时玩游戏4M，那么我电脑的吞吐量是6M。
- 时延：总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。
- 发送时延：主机或路由器发送数据帧的时间，由机器配置决定；
- 传播时延：由传播距离决定，走的网线越长，时间越长；
- 处理时延：主机或路由器收到分组时，要花时间解析；
- 排队时延：分组要经过许多路由器，你走路由器也是要排队的，等别的分组走了，你才能使用路由器转发你。
平时说，光纤信道传输速率高，不是传播时延低，实际上，光在光纤中的传播速度比电磁波在铜线中的传播速度低一点。但是，光纤有很高的发送速度。
- 时延带宽积：传播时延 X 带宽，也就是以bit为单位的链路长度
- 往返时间：RTT（Round-Trip Time）
- 利用率：利用率高，排队延迟高。利用率低，就浪费了
- 信道利用率：信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）
- 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值
非性能指标
费用、质量、标准化(国际标准易维护升级)、可靠性、可扩展升级性、易于维护管理
1.6 网络体系结构
计算机间如果要通信，首先，A和B间要有一条路来传输数据。但是还有其他问题：
- 发起通信的计算机，要确保数据能正确发送、接收。
- 如何识别接收方计算机？
- 发送方必须要确保接收方开机、网络通畅。
- 发送方确保接收方的程序可以接收文件、存储文件
- 如果文件格式不兼容，要有一方负责格式转换
- 数据传错、重复、丢失、某节点故障，如何处理？
因为要解决的问题很多，所以采用“分层”的办法，把各个问题解耦。
专家、学者提出了ISO七层模型，作为国家标准。然而，TCP/IP四层模型已经占领了市场。所以，实际上，TCP/IP才是真·国际标准。
网络要做到有条不紊的交换数据，必须先约定好规则。这个规则叫网络协议。由三要素组成：
- 语法：数据和控制信息的结构或格式
- 语义：发出的是何种控制信息、完成何种动作、做出何种响应
- 同步：事件实现的顺序，要做详细说明
学习时，把网络接口层拆分成两层学习，即教学版是五层协议。
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技术的发展，不是完全遵守标准的，现实中有的应用程序，可以直接调用下层协议。
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课堂练习
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属性-->配置-->高级
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网络地址：每台计算机的MAC地址是全球唯一的，烙在网卡芯片上，不可更改。这里可以自己修改MAC地址，使用一个假的MAC地址进行通信。例如，公司收集了员工的网卡MAC地址，规定了指定人员上网。你的电脑坏了去修，借了朋友的电脑，如何上网？修改这里的MAC地址就可。如果有两个相同的MAC地址，那么两个人都无法上网。有时候克隆出的机器也会有相同的MAC，结果网都不通。
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双工：指二台通讯设备之间，允许有双向的资料传输。半双工，例如对讲机，只有一方能说话。使用自动协商，两台机器就自动侦测出合适的带宽。要是两台机器设置的速率不一样，就无法进行通信。
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这里选择特定虚拟网络，每一个虚拟网络相当于一个交换机。几个虚拟系统，相当于不同的主机。只有链接到同一个交换机上，才能通信。
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