[网络协议]＜学习日记＞计算机网络第一章预习记录

计算机网络

-第一章前5小节中1.2、1.3、1.5总结

2021.08.30

一、计算机网络概念

教材概念描述：

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。其中结点可为计算机、集线器、交换机或路由器等。

网络间通过路由器连接起来，构成一个大的计算机网络，称为互联网（可称为网络的网络）。

网络把许多计算机连接在一起，而互联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一般称为主机。

王道概念描述：

计算机网络，是将一个分散的，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。

或者说，计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统。（互联且无从属关系）

拓展：
    
其余的计算机网络定义大致分为三个观点：
1、广义观点：只要实现远程信息处理的系统或进一步达到资源共享的系统，都是计算机网络。
2、资源共享观点：能够以资源共享方式互联起来的自治计算机系统的集合。
3、用户透明性观点：为用户自动管理资源的网络操作系统，网络对用户透明。

二、计算机网络的组成

王道描述：

1、数据通信

计算机网络最基本和最重要的功能，用于各种信息的传输，并将不同计算机联系起来，进行统一的调配、控制和管理。

2、资源共享

软件共享、数据共享以及硬件共享。

3、分布式处理

多个计算机个体共同完成一个任务，提高系统的利用率。

4、提高可靠性

当某个或多个计算机出现问题，可由其他计算机替代工作。

5、负载均衡

将任务均衡分配到计算机网络的各个计算机。

三、计算机网络的组成

1、组成部分角度

主要由硬件、软件和协议三大部分组成。其中，协议是计算机网络的核心。

2、功能组成角度

? 1、通信子网：实现数据通信

? 2、资源子网：实现资源共享

3、工作方式角度（以下内容来自教材）

? 1、边缘部分

? 处在互联网边缘部分就是连接在互联网上所有的主机。这些主机又被成为端系统(end system)，"端"就是"末端"的意思(即互联网的 末端)。

? 我们首先明确以下概念：我们所说"主机A和主机B进行通信"实际上是指"运行在主机A上的某个程序与运行在主机B上的另一个程序 进行通信"。“进程"就是"运行着的程序”，因此就是指"主机A的某个进程与主机B上的另一个进程进行通信"。以上过程称为计算机之间的 通信。

? 网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：1、客户-服务器方式(C/S方式) 2、对等方式(P2P方式)

? 1、C/S方式

? 最常用，最传统。客户与服务器都指在通信中涉及的两个进程，属于服务与被服务的关系，客户是服务请求方，服务器是服务提 供方。

? 客户程序: (1)、被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信(服务请求)。此时要求客户程序必须知道服务器程序地 址。 (2)、不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。

? 服务器程序:(1)、是一种专门提供某种服务的程序，可同时处理多个本地或远地客户的请求。 (2)、系统启动后即自动调用并一直 不断地运行着，被动等待并接受来自各地客户的通信请求。此时不要求服务器程序知道客户程序的地址。 (3)、一般需要强大的硬件 和高级的操作系统支持。

? 注：上述客户与服务器都指计算机进程。

? 2、P2P方式

? 对等连接是指两台主机在通信时并不区分服务方与被服务方。只要两台主机均运行了对等连接软件(P2P软件)，就可以平等的， 对等连接通信。此时，双方均可以下载对方硬盘中的共享文档。

? 2、核心部分

? 核心部分主要向网络边缘中的大量主机提供联通性，使其能够通信。

? 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)，它是一种转用计算机(非主机)。其是实现分组交换(packet switching)的关键构建， 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。

? 1、电路交换主要特点

? 若将每个电话机两两相连，所需连接数目过多，难以实现。因此，就需要使用很多彼此接连起来的交换机来完成全网的交换任 务，以此构成了覆盖全世界的电信网。

? 以通信资源的分配角度看，交换(switching)就是按照某种方式动态分配传输线路的资源。经过"建立连接"(占用通信资源)–>“通 话”–>“释放连接”(归还通信资源)三个步骤的交换，称为电路交换。(在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资 源)。

? 2、分组交换的主要特点

? 分组交换采用存储转发技术。发送一个报文(message\整块数据)时，将报文划分为多组等长数据段。每一数据段的前面，加上一 些由必要控制信息组成的首部(header)后，构成一个分组(packet)，又称为包，分组首部也可称为包头。

? 核心与边缘部分计算机的功能不同。主机为用户进行信息处理，并与其他主机通过网络交换信息。路由器用来转发分组，即进行 分组交换。当我们讨论互联网核心部分中的路由器转发分组过程时，往往把单个网络简化成一条链路，路由器则是核心部分的结 点。

? 分组交换在传送数据之前不必先占用一条到端到端的链路的通信资源，只有在传送时才占用资源，其机制能使数据的传输效率更 高。互联网同时采取了专门的措施来保证数据的可靠性。当网络中的链路突然出现故障时，路由器中运行的路由器选择协议能自动 找到转发分组最合适的路径。通信网络主干线往往由一些高速链路构成，以此提高数据的传送速度。

? 同时，分组交换带来一些问题。例如，转发时需要排对，因此会造成时延。除此以外，各分组必须携带的控制信息也造成了一定 的开销(overhead)。

?

? 三种交换方式：电路交换、报文交换、分组交换，其对比见教材$P17$(谢希仁第七版，电子工业出版社)。

四、计算机网络的分类

教材与王道对其统一的分类：

1、网络的作用范围（分布范围）

? 1、广域网 WAN(Wide Area Network) 广域网的作用范围通常为几十到几千公里，因此也被称为远程网(long haul network)。其是 互联网核心部分。连接广域网的各结点交换机的链路一般都是高速链路，通信量较大。

? 2、城域网 MAN(Metropolitan Area Network) 城域网作用范围一般为一/几个街区或整个城市。因其多采用以太网技术，有时并入 局域网讨论。

? 3、局域网 LAN(Local Area Network) 局域网一般采用微型计算机或工作站通过高速通信线路连接(通常在 $10Mbit/s$ 以上)，地理局 限在较小的区域。

? 4、个人区域网 PAN(Personal Area Network) 个人区域网就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备通过无线技术连接起来的网 络。因此通常称为无线个人区域网 WPAN(Wireless PAN)。

2、使用者

? 1、公用网(Public Network) 指电信公司(国有或私有)出资建设的大型网络，交纳费用的人都能使用，因此也可称为公用网。

? 2、专用网(Private Network) 某部门为满足本单位的特殊业务工作需要建造的网络，不向个人提供。

教材单独的分类：

1、把用户接入到互联网中的网络

? 接入网 AN(Access Network)，又称为本地接入网络或居民接入网络。

王道单独的分类：

1、拓扑结构

? 主要分为总线形网络、星形网络、环形网络以及网状形网络。

2、交换技术

? 主要分为电路交换网络、报文交换网络以及分组交换网络。

3、传输介质

? 分为有线与无线两大类。