1.1计算机网络的作用及定义
问题
1.计算机网络的定义？
2.什么是Internet？是网络中的网络，是全球最大的互联网络。
3.什么是ISP？
互联网服务运营商，为我们提供网络服务。一般有三级，我们一般使用的是三级。一级叫主干ISP
4.计算机网络的特点？
5.计算机网络的功能？
6.计算机网络的主要目的是什么？实现资源共享
习题：
1.以下关于计算机网络定义的讨论中，哪个观点是正确的：（?）D
A.组建计算机网络的目的是实现局域网的互联。
B.联入网络的所有计算机都必须使用相同的操作系统。
C.网络必须采用一个具有全局资源调度能力的分布式操作系统。
D.互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的自治计算机系统。
解析：计算机网络定义
计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。
重点注意自治系统不具备数据处理能力的是非自治系统，比如显示器之类的
2、判断网络是否互连为计算机网络，主要看它们是不是：（?）A
A.独立的“自治计算机”
B.和别的计算机有物理线路相连
C.有网络操作系统
D.地理位置分散然后用线路相连
3. 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享，计算机资源主要指计算机（??）?C
A．软件与数据库? ???B．服务器、工作站与软件
C．硬件、软件与数据? D．昂贵的通信设施
1.2 网络性能指标
1.速率
数据的传输速率，又称数据率、比特率
最高速率称为带宽（发送数据的最高数据率）
2.带宽
“带宽”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”，或 b/s (bit/s)。???
带宽有时也称为吞吐量。常用每秒发送的比特数（或字节数、帧数）来表示。
最高数据率=发送速率=传输速率=带宽=吞吐量
常用的带宽单位
千比每秒，即 kb/s （10的3次方 b/s）
兆比每秒，即 Mb/s（10 6 b/s）
吉比每秒，即 Gb/s（10 9 b/s）
太比每秒，即 Tb/s（10 12 b/s）
请注意：在计算机界，K = 210 = 1024
?? M = 220, G = 230, T = 240。
3.吞吐量
4.时延
延时是描述网络性能的重要参数之一。
网络延时包括发送延时、传播延时、排队延时与处理延时。
是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延
发送时延（传输时延 ）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
信道带宽：数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。?
例题：数据长度为10的7次方bit,数据发送速率为100kb/s求发送时延？
发送时延：t=10的7次方/10的5次方=100s
传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率（米/秒）是完全不同的概念。
信号在不同传输介质中，传播速率也略有区别：
在自由空间的传播速率为光速3×10的5次方 km/s.；铜线电缆>光纤2×10的5次方 km/s
不同大小的数据块在同一段链路上传播，所花费的传播时延是相同的。
例题：计算：1000km的光纤线路（传播速率2×10的5次方?km/s）产生的传播时延为？
答案：5ms
处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。
有时可用排队时延作为处理时延。??
处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
总结
1.发送时延（传输时延）在带宽确定的情况下，数据块越大，发送时延越长。
2.传播时延等于链路的长度除以链路的传播速率。和数据块大小无关。
3.不同大小的数据块在同一段链路上传播所花费的传播时延是一样的。
5. 往返时延 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。
6. 往返时延带宽积
当发送端连续发送数据时，在收到对方确认之前，就已经将这样多的比特发送到链路上了。
如果数据的传送终点及时发现了差错，那么发送端得知这一消息时，即使立即停止发送，也已经发送了往返时延 带宽积的比特数????
1.3 网络的发展
集中式计算机网络阶段
分组交换式网络阶段
网络标准化阶段
互联网时代
1.4网络的分类
1.按覆盖范围划分
1）局域网 LAN
范围：几米~几千米，通常在单个办公室、建筑、公园等
特点：连接范围窄；用户少；配置容易连接速率高
2）城域网 几千米~几百千米
3）接入网
又称为本地接入网和用户接入网最后一公里
范围：几百米~几公里
4）广域网 WAN
范围：几百千米~几千千米
地理跨度大
2.按传输介质分类
双绞线
同轴电缆
光缆
3.按扑结构划分
1）总线型拓扑结构
共用一条传输线
2星型拓扑结构
3）型拓扑结构
4）型结构
5）状型拓扑结构
6）型拓扑结构
4.高度协调工作
支持多个通讯媒体；支持多厂商互联机制；支持多种业务
5.网络体系结构的认识
对复杂问题进行模块化处理à分层处理（每层完成特定的功能，各层协调一致实现整个网络系统）
以QQ传送文件为例：
1.6 网络体系结构的层次模型
1计算机网络体系结构三要素
1）层次
将统中能提供某种或某类型服务功能的逻辑结构为层，每层都由一些实体组成，能完成某一特定功能的进程或程序都可以成为一个逻辑实体，同层中包含的两个实体成为对等实体。
2）协议
两个对等实体间完成通信或服务所必须遵循的规则和约定
3）接口
相邻层之间进行信息交换的界面，下层通过接口向上层提供服务，上层通过接口使用下层的服务。
2常见的网络体系结构
SNA；DNA；DSN；OSI/RM；TCP/IP
3.优点
各层之间相互独立；灵活性好；结构上可分割；容易控制和处理；促进标准化工作
4.分层原则
5.网络协议
是网络中数据通信正常进行的规则、标准和约定
三要素：
1）语法：用户数据与控制信息的结构和格式
2）语义：是语法的含义，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
以交流为例：
6.协议的两种形式
1）使用便于人阅读和理解文字描述
2）使用让计算机能够理解的程序代码—协议软件
1.7 OIS 参考模型
应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
1.物理层
定义：是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输媒介基础上，实现设备之间的物理接口。
数据单位：比特
2.数据链路层
定义：在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链。将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的路线，使得发送方发送的数据帧在信道上无差错的传输，同时为其上面的网络层提供有效服务。
3.网络层
定义：网络层也成为通信电子层，用于控制通信电子网的操作，是通信电子网与资源子网的接口。
数据的单位：数据包或分组packet
数据包中封装，有网络层包头，含有逻辑地址信息、原站点和目的站点的网络地址
典型协议：Ip、IPX、RIP
常见网络设备：路由器和具有路由功能的三层交换机就工作在网络层面上
4.传输层
定义：传输层是真正的点到点，即主机到主机的层，它将数据从源端携带到接收方。
典型协议：TCP、UDP、Sxp
常见的网络设备：传输网关
5.会话层
定义：管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的绘画，一次连接就成为一次会话。
6.表示层
定义：表示层以下的五层关注的是如何传递数据，而表示层关注所传递信息的语法和语义
数据转换：数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据加密/压缩/格式转换
7.应用层
定义：直接面对用户的具体使用
包含用户应用程序执行通信任务时所需要的协议和功能，
应用层为操作系统或者网络应用程序提供了访问网络服务的接口
典型协议：超文本传输协议、FTP、DNS
?
?OSI参考模型的数据传输方式：
假定主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2传送数据。那我们到的AP1先将其数据交给主机1的最高层(应用层)，如使用SMTP协议来处理数据(在该数据前加上一个SMTP标记，以便，对方主机2收到后，了解使用什么软件来处理数据。) 应用层处理后交给下面的表示层,表示层会进行必要的格式转换，使用一种通信双方都能识别的编码来处理数据;
当表示层处理完成后，将数据交给会话层，会话层会在主机1和主机2之间建立. 一条只用于传输该数据的会话通道，并且，监视它的连接状态，直到数据同步完成才会断开会话;会话通道建立后，为保证数据传输中的可靠性，主机1的传输层会对数据进行必要的处理，如分段、编码、差错校验、确认、重传等;
网络层是实际传输数据的层次，它将传输层中处理完成的数据再次封装，添加上双方的地址信息，并且呢为每个数据包找到一条到主机2的最好的路径，然后按照最佳路径发送到网络中;数据链路层则会对网络层的数据再次进行封装，添加上能唯-表示每台设备的MAC物理地址;
主机1的物理层就将上层的数据转换成电流传输的物理线路，通过物理线路将数据传送到主机2后，主机2会将电信号转变成数据链路层的数据帧，数据链路层呢再去掉本层的Mac物理地址后将数据递交给网络层，网络层同样去掉主机1网络层所添加的内容后交给传输层。
就这样层层递减后，最终，数据到达了主机2的应用层，应用层接受到数据使用STMP协议封装，就知道，用电子邮件的软件来处理了。虽然应用进程数据，要经过这么复杂的过程才能达到终点，但这些复杂过程对用户来说，都被屏蔽掉了，以致主机1的应用进程AP1觉得好像直接把数据交给了主机2的应用进程Ap2。
描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程
1.OSI 环境中数据发送过程
1）应用层 当进程A的数据传送到应用层时，应用层为数据加上应用层报头， 组成应用层的协议数据单元，再传送到表示层。
2）表示层 表示层接收到应用层数据单元后，加上表示层报头组成表示层协议数据单元，再传送到会话层。表示层按照协议要求对数据进行格式变换和加密处理。
3）会话层 会话层接收到表示层数据单元后，加上会话层报头组成会话层协议数据单元，再传送到传输层。会话层报头用来协调通信主机进程之间的通信
4）传输层 传输层接收到会话层数据单元后，加上传输层报头组成传输 OSI参考模型中数据传输的基本过程层协议数 据单元，再传送到网络层。传输层协议数据单元成为报文 。
5）网络层 网络层接收到传输层报文后，由于网络层协议数据单元的长度有限制，需要将长报文分成多个较短的报文段，加上网络层报头组成网络层协议数据单元，再传送到数据链路层，网络层协议数据单元成为分组。
6）数据链路层 数据链路层接收到网络层分组后，按照数据链路层协议规定的帧格式封装成帧，再传送到物理层，数据链路层协议数据单元称为帧
7）物理层 物理层接收到数据链路层帧之后，将组成帧的比特序列（也称为比特流），通过传输介质传送给下一个主机的物理层。物理层的协议数据单元是比特序列
ISO参考模型缺点：
?
1.8 TCP/IP 参考模型
应用层、传输层、网络互联层、网络接口层
与OSI模型对比：
?1.网络接口层
功能：负责与物理网络的连接
?2.网络互联层
将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层
功能：把数据分组发往目标网络或主机。为了尽快发送分组，允许分组沿不同的路径同时进行传递。
?标准的数据分组格式和协议：协议、辅助协议ICMP协议
3.传输层
功能：使源主机和目标主机上的对等实体进行会话
两种不同质量的协议：
1）传输控制协议TCP
面向连接的、可靠的协议，允许从一台主机发出的字节流无差错的发往互联网的其他主机
?2）用户数据报协议UDP
4.应用层
简单包含了所需的会话和表示功能，它面向不同的网络应用引入不同的应用协议
?
TCP/IP模型特点：
1）首先它是一个开放的协议标准:可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
2）其次它独立于特定的网络硬件:可以运行在局域网、广域网，更适用在互联网中。
3）其统一 的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备，在网络中，都具有唯一的IP地址。
4）他所提供的标准化的高层协议 ，提供了 多种可靠的用户服务。
TCP/IP模型与OSI模型相同点：
两者都以协议栈概念为基础,并且协议栈中的协议彼此相互独立。
两个模型功能大致相同，都采用了层次结构, 存在可比的,传输层和网络层，但不是严格意义上的一 对应。
TCP/IP模型与OSI模型相不同点：
1）OSI模型的最大贡献在于明确区分了3个概念。服务、接口和协议;
TCP/IP模型并没有明确区分服务、接口和协议，
因此OSI模型中的协议比TCP/IP模型中的协议有更好的隐蔽性，当技术发生变化时，OSI模型中的协议，相对更容易被新协议所替换。
2）OSI模型在协议发明之前就已经产生了，而TCP/IP模型则正好相反:先有协议，
TCP/IP模型，只是已有协议的一一个描述而已，这导致协议和模型结合得非常完美，能够解决很多实际问题，如异构网的互联问题。
3）两者在无连接和面向连接的通信领域有所不同:
OSI模型的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层只支持面向连接的通信; TCP/IP模型在网络层只支持一种模式(无连接)，但是在传输层同时支持两种通信模式。
4）OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层，
两者在层次划分与使用协议上有很大差别，也正是这种差别使两个模型的发展产生了截然不同的局面。