计算机网络
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（在后续的两章我们将会介绍集线器、交换机和路由器等设备的作用）
计算机网络的组成（边缘部分和核心部分）和功能
从不同的角度，可以将计算机网络的组成分为如下几类:
- 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，缺一指不可。硬件主要由主机（也叫端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（如路由器、交复导换机等）和通信处理机（如网卡）等组成。
- 从工作方式上看，计算机网络（这里主要指 Internet）可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接在因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信（如传输数据、音频或）为1视频）和资源共享；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。
- 从功能组成上看，计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成
计算机网络的功能很多，现今的很多应用都与网络有关。主要有以下五大功能:
- 数据通信
它是计算机网络最基本和最重要的功能，用来实现联网计算机之间的各种信息的传输，并实现将分散在不同地理位置的计算机联系起来，进行统一的调配、控制和管理。比如，文件传输、电子邮件等应用，离开了计算机网络将无法实现。 - 资源共享
可以是软件共享、数据共享，也可以是硬件共享。使计算机网络中的资源互通有无、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。 - 提高可靠性
计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。 - 负载均衡
将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。
计算机网络的分类
- 按分布范围分类
1）广域网（WAN）。
2）城域网（MAN）。
3）局域网（LAN）。
4）个人区域网（PAN）。 - 按传输技术分类
1）广播式网络。
2）点对点网络。
是否采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别，广域网基本都属于点对点网络。 - 按拓扑结构分类
1）星形网络。
2）总线形网络。
3）环形网络
4）网状形网络。 - 按交换技术分类
计算机络数据交换方式及其优缺点
- 电路交换网络。在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传送数据，包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网是传统电话网络。
该类网络的主要特点是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。优点是数据直接传送、延迟小。缺点是线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。 - 报文交换网络。将用户数据加上源地址、目的地址校验码等辅助信息，然后封装成报文。整个报文传送到相邻结点，全部存储下来后，再转发给下一个结点，重复这一过程直到到达目的结点。每个报文可以单独选择到达目的结点的路径。
报文交换网络也称为存储转发网络，主要特点是整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。优点是可以较为充分利用线路容量；可以实现不同链路之间不同数据率的转换；可以实现格式转换；可以实现一对多、多对一的访问；可以实现差错控制。其缺点是增加了资源开销（如辅助信息导致处理时间和存储资源的开销）；增加缓冲延迟；额外的控制机制来保证多个报文的顺序不会乱序；缓冲区难以管理，因为报文的大小不确定，接收方在接收到报文之前不能预知报文的大小。 - 分组交换网络，也称为包交换网络。其原理是将数据分成较短的固定长度的数据块，在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分（包），以存储转发方式传输。
其主要特点是单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。除了具备报文交换网络的优点外，分组交换网络还具有自身的优点:缓冲易于管理；包的平均延迟更小，网络中占用的平均缓冲区更少；更易于标准化；更适合应用现在的主流网络基本上都可以看成是分组交换网络。
传输时延和传播时延
- 传输时延（Transmission Delay）又叫发送时延，是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从数据帧的第1个比特算起，到该数据帧的最后1个比特发送完毕所需要的时间。计算公式是
发送时延=数据帧长度/信道带宽 - 传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离所花费的时间。计算公式是
传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速率
衡量计算机网络性能指标
- 带宽（Bandwidth）本来表示通信线路允许通过的信号频带范围，单位是赫兹（Hz）而在计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”（b/s）。
- 时延（Delay）是指数据（一个报文或分组）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的总的时间，它由四个部分构成:发送时延传播时延、处理时延和排队时延。
- 发送时延:结点将分组的所有比特推向传输）链路所需的时间，也就是从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间，因此也称为传输时延。
计算公式如下
发送时延＝分组长度/信道宽度 - 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，也就是一个比特从链路一端到另一端传播所需的时间。计算公式如下:
传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速率 - 处理时延:数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。例如，分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等。
- 排队时延:分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队时延。
因此，数据在网络中经历的总时延就是以上四种时延之和:
总时延＝发送时延＋传播时延＋处理时延＋排队时延
注意:一般在做题时，排队时延和处理时延都忽略不计（除非题目另有说明）另外，对于高速链路，提高的仅是数据发送速率而不是比特在链路上的传播速度。提高数据的发送速率只是为了减少数据的发送时延。
- 时延带宽积:若发送端连续发送数据，在发送的第一个比特即将到达终点时，表示发送端已经发出的比特数。即，时延带宽积＝传播时延×信道带宽。
- 往返时延（Round-Trip Time，RTT）:表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。在互联网中，往返时延还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
- 吞吐量（Throughput）:表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
- 速率（Speed）:网络中的速率是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率，单位是b/s（比特每秒）（或bits，有时也写为bps）。当数据率较高时，就可以用Kb/s（K＝103），Mb/s（M＝10）或gb/s（＝10）在计算机网络中，通常把最高数据率称为“带宽”。
计算机网络体系结构（OSI和TCP/IP）
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协议（基本概念和各层协议）各层协议有哪些？（自下而上第一个提供端到端服务的层次）
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在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是：传输层
在OSI参考模型中，提供流量控制服务的层次是：数据链路层、网络层、传输层
ISO/OSI参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅支持面向连接的通信；TCP/IP模型在网络层仅有无连接的通信，而在传输层支持无连接和面向连接的通信。两类协议栈的区别是统考的考点，而这个区别是常考点。
每层的数据传输单元是什么
在OSI参考模型中，在对等层之间传送的数据，其单位都称,为协议数据单元PDU；具体地讲，在传输层叫报文段（TCP）或用户数据报（UDP），在网络层叫分组或数据报，在数据链路层叫帧，在物理层叫比特。
协议三要素
标准或约定称网络协议 network protocol）网络协议也可简称为协议。更进一步讲，网络协议主要由以下三系组成:
（1）语法，即数据与控制信息的结构或格式:
（2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。
协议和服务
其次，协议是水平的”即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。另外，并非在一个层内完成的全部功能都称为服务。只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才能称之为“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。
RFC
所有的互联网标准都是以RFC的形式在互联网上发表的。RFC（Request For Comments）的意思就是“请求评论”。所有的RFC文档都可从互联网上免费下载。但应注意，并非所有的RFC文档都是互联网标准。互联网标准的制定往往要花费漫长的时间，并且是一件非常慎重的工作。只有很少部分的RFC文档最后能变成互联网标准。
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