一、计算机网络在信息时代的作用
- 21世纪的一些重要特征：数字化、网络化和信息化，是一个以网络为核心的信息时代。
- 三大类网络：电信网络、有线电视网络和计算机网络。计算机网络为核心，三网融合趋势。
- 互联网两个基本特点：连通性、共享。
二、互联网概述
- 计算机网络：由若干个节点（node）和连接这些节点的链路（link）组成。节点可以是计算机、集线器、交换机和路由器等。
简单的网络a和由网络构成的互联网b图
- 互连网：网络通过路由器互连起来，构成覆盖范围更大的计算机网络，是“网络的网络”。
互连网与所连接的主机图
- 主机：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。
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互联网基础结构发展的三个阶段
a. 分组交换网ARPANET、TCP/IP协议族通信规则. b. 三级结构的互联网（主干网、地区网和校园网/企业网）. c. 多层次ISP结构互联网.
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ISP：互联网服务提供商，如中国电信、联通、移动等。
a. ISP可以从互联网管理机构申请到很多IP. b.拥有通信线路以及路由器等连网设备.
基于ISP的多层结构的互联网的概念示意图
- 互联网交换点IXP:作用是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组。
三、互联网的组成
从工作方式上可划分两大块：
- 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。
- 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由组成。
互联网的边缘部分和核心部分图
- 计算机之间通信：主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。
- 网络边缘端系统直接通信方式：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。
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客户-服务器方式主要特征：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
客户-服务器工作方式图
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对等连接方式：通信时不区分哪一个是服务求方哪一个是服务提供方。只要主机都运行了对等软件(P2P软件)，就可以进行平等的、对等连接通信。
对等连接工作方式（P2P方式）图
- 路由器：在网络核心部分起特殊作用，是一种专用计算机（但不叫做主机）。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。
- 分组交换：分组交换采用存储转发技术。通常在报文（发送的整块数据）发送前，把较长的报文划分成更小的等长数据段，每段加上必要的控制信息组成的首部后构成一个分组。分组又称为包，首部称为包头。
以分组为基本单位在网络中传送图
分组交换的示意图
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分组交换特点
优点 所采用的手段 高效 在分组传输过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用 灵活 为每个分组独立地选择最合适的转发路由 迅速 以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使用网络有很好的生存性
四、计算机网络在我国的发展
略.
五、计算机网络的类别
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按照网络的作用范围进行分类
(1) 广域网WAN(Wide Area Network):作用范围广，任务是通过长距离（如不同国家）运送主机所发送的数据。 (2) 城域网MAN(Metropolitan Area Network)：一般是跨域几个街区甚至整个城市。 (3) 局域网LAN(Local Area Metwork) (4) 个人区域网PAN(Personal Area Network)
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按照网络的使用者进行分类
(1) 公用网(public network):指电信公司出资建造的大型网络。 (2) 专用网(private network)：某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。
- 用来把用户接入到互联网的网络：这种网络就是接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。
六、计算机网络性能
性能指标从不同方面来度量计算机网络的性能，常用的又七个新能指标：速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间RTT和利用率。
计算机网络的非性能特征：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。
- 速率：网络技术中的速率指的是数据的传输速率，也称数据率或者比特率。
- 带宽：计算机网络中带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”。
- 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。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际到底有多少数据能够通过网络。
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时延：指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的时间。有时也称为延迟或者迟延。
(1) 发送时延:是主机或路由器发送数据帧所需要的时间(2) 传播时延：是电磁波在信道中传播一定距离需要花费的时间(3) 处理时延：主机或路由器在收到分组是要花费一定的时间进行处理。 (4) 排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多路由器。但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接口后，还要在输出队列中排队等候转发。这就产生了排队时延。
几种时延产生的地方不一样图
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时延带宽积：若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了乘积数量的比特。也称为以比特为单位的链路长度。
链路图
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往返时间RTT:信息双向交互一次所需时间。
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利用率
(1) 信道利用率：某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。 (2) 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
七、计算机网络体系结构
- 开放系统互连基本参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)，简称OSI。(是失败的)
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五层协议的体系结构（OSI七层协议体系结构，TCP/IP四层协议体系结构，综合OSI和TCP/IP)
计算机网络体系结构图
(1) 应用层：通过应用进程间的交互完成特定网络应用。
(2) 运输层：负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务。
a.传输控制协议TCP:提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据的单位是报文段。
b.用户数据报协议UDP:提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。
(3) 网络层:负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或者包进行传送。
(4) 数据链路层：在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层（或链路层）将网络层交下来的IP数据报组装层帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息。
(5) 物理层：在物理层上所传数据的单位就是比特。
数据在各层之间的传递过程图
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TCP/IP的体系结构
TCP/IP四层协议的表示方法举例图
TCP/IP体系结构的另一种表示方法图
沙漏计时器形状的TCP/IP协议族表明：TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务，同时TCP/IP协议也允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行。
沙漏计时器形状的TCP/IP协议族示意图
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