一、计算机网络的概念

计算机网路：是一个将分散的，独立结构的计算机系统，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。

计算机网络是互联的、自治的计算机集合。

互联——通过通信链路互相互通

自治——没有主从关系

二、 计算机网络的功能

1. 数据通信

可以通过一台计算机向另一台计算机发送数据，例如邮件、文件等等。

2. 资源共享

同一个计算机网路上的其他设备可使用某台计算机的计算机资源的行为，可共享硬件、软件、数据。

3. 分布式处理

多台计算机可以承担同一工作任务的不同部分。例如Hadoop平台。

4. 提高可靠性

一台计算机宕机等不能工作时可由其他计算机代替其工作。

5. 负载均衡

各计算机之间更亲密，更加合理安排和分配资源。

补充： 计算机的发展阶段

第一阶段：阿帕网(ARPAnet) -> 互联网(internet) -> 因特网(Internet)

网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起，因特网是世界上最大的互联网。

第二阶段：三层结构

第三阶段：多层次的ISP结构

ISP：因特网服务提供者/因特网服务提供商，是一个向广大用户综合提供互联网服务接入业务、信息业务、和增值业务的公司。如中国移动、中国电信、中国联通等。分为主干ISP、地区ISP和本地ISP。

小结

三、计算机网络的组成

1. 组成部分

硬件、软件、协议（一系列规则和约定的集合）

2. 工作方式

边缘部分、核心部分

边缘部分：用户可以直接使用，分为C/S（B/S）方式和P2P方式。其中C/S和B/S强调有一个服务者(server)，另一个是被服务者(clinet)。P2P是peer-to-peer，一台服务器可以同时是服务者和被服务者，比如Bt种子下载等。

核心部分：为边缘部分服务。

注意：端和端之间的通信，强调的是两个端系统之间的进程通信，例如QQ、微信等。

3. 功能组成

由计算机网络的基本概念可以得出计算机网络的功能组成，包括数据通信和资源共享。

通信子网：实现数据通信。

资源子网：实现数据共享/数据处理。

四、 计算机网络的分类

1. 按分布范围

广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）

广域网通常使用交换技术。局域网通常使用广播技术。

2. 按使用者

公用网、专用网

3. 按交换技术

电路交换、报文交换、分组交换

电路交换：会一直占用链路资源，比如打电话。

报文交换和分组交换：主要使用存储转发的方式，不会一直占用链路资源。

4. 按拓扑结构

5. 按传输技术

点对点网络、广播式网络

点对点网络：使用分组存储转发和路由选择机制

广播式网络：共享公共通信信道

小结

五、 标准化组织及相关工作

标准化工作

要实现不同厂商的软、硬件之间的相互连通，必须遵从统一的标准。

1. 标准的分类：

法定标准：由权威机构制定的正式的，合法的标准。比如OSI协议。

事实标准：某些公司的产品在竞争中占据了主流，时间长了，这些产品中的协议和技术就成了标准。比如TCP/IP协议。

2. RFC：因特网标准的形式

RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段：

1.因特网草案，这个阶段还不是RFC文档。

2.建议标准：这个阶段开始成为RFC文档。

3.提交给相关组织审核，比如IETF，IAB等，

4.正式的因特网标准。

3. 标准化工作的相关组织

小结

六、性能指标

1. 速率

速率即数据率或称数据传输率或比特率。

连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。

单位是b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s。

注意：

2. 带宽

“带宽”原本指某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。

在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。单位是“比特每秒”，b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。

简言之：带宽就是设备所支持的最高速度。

注意：传输速度在链路中的速度是固定不变的，这里的速度是指主机发送数据的能力。

3. 吞吐量

表示在单位时间内通过某个网路（或信道、接口）的数据量。单位是b/s，kb/s，Mb/s。

吞吐量受网络带宽或网络的额定速率的限制。

带宽是理论上能通过的最高数据量，但是受到服务器自身原因等的影响，实际传输的数据量并不能达到带宽理论值，而是按照速率，吞吐量就是在各种因素的影响下，通过某个网络的各速率的加和。

4. 时延

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。也叫延迟或迟延。单位是s。

高速链路：一般通过提高带宽的方式来实现高速链路。根据公式公式中，信道长度不变，信道带宽变大了，那么发送时延就会变小。

5. 时延带宽积

时延带宽积=传播时延*带宽。

时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。即“某段链路现在有多少比特”。

6. 往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认）总共经历的时延。

RTT越大，在收到确认之前，可以发送的数据越多。

7. 利用率

将信道比作公路，公路上的车越多，表示利用率越大，道路越拥挤，那么行车越慢。

小结

七、分层结构、协议、接口、服务

1. 怎么分层

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. 结构上可分隔开。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，上层单向使用下层提供的服务。
5. 整个分层结构应该能促进标准化工作。

2. 计算机网络分层结构

实体：第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。

协议：为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。【水平】

接口（访问服务店SAP）：上层使用下层服务的入口。

服务：下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】

SDU服务数据单元：为完成用户所要求的功能而传送的数据。

PCI协议控制信息：控制协议操作的信息。

PDU协议数据单元：多层层次之间传送的数据单元。

说明：PCI+SDU=PDU，上一层的PDU作为新的SDU提供给下一层。

3. 概念总结：

1. 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。
2. 计算机网络体系结构简称网络体系结构，是分层结构。
3. 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。
4. 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。
5. 第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
6. 仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
7. 体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。

八、OSI参考模型

1. ISO/OSI参考模型

2. ISO/OSI参考模型解释通信过程

3. 应用层

所有能和用户交互产生流量的程序。

4. 表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）。

5. 会话层

向表示层的实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据。

会话，也叫建立同步(SYN)。会话之间彼此独立，互不影响。

6. 传输层

负责主机中两个进程之间的通信，即端到端通信。传输单位是报文段或用户数据报。

复用：多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务。

分用：运输层把收到的信息分别交付给上面应用中相应的进程。

7. 网络层

主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。网络层传输单位是数据报。

数据报与分组相当于父子关系，当数据报过长的时候，会分割成一个个的分组，使传输更加灵活。

8. 数据链路层

主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。数据链路成/链路层的传输单位是帧。

9. 物理层

主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。物理层传输单位是比特。

九、 OSI参考模型与TCP/IP参考模型

1. OSI参考模型与TCP/IP参考模型的异同

相同点：

1. 都分层。
2. 基于独立的协议栈的概念。
3. 可以实现异构网络互联。

不同点：

1. OSI定义三点：服务、协议、接口。
2. OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议。
3. TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次。
4. 如下图：
   

面向连接分为三个阶段，第一是建立连接，在此阶段，发出一个建立连接的请求。只有在连接成功建立之后，才能开始传输数据，这是第二阶段。接着，当数据传输完毕，必须释放连接。而面向无连接没有这么多阶段，它直接进行数据传输。

2. 5层参考模型

5层参考模型的数据封装与解封装