一、计算机网络基本概念

1. 计算机网络的定义

计算机网络是利用通信设备与通信链路或者通信网络，互连位置不同、功能自治的计算机系统，并遵循一定的规则实现计算机系统之间的信息交换。

概括性的定义：计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。

不同类型网络，例如家庭网络、机构网络、移动网络等，通过国家或本地的ISP连接在一起，然后构成一个更大的、更复杂的、类型更多样的网络，即互联网。

协议是网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，包括三个基本要素：

语法；

交换信息的格式。

实体之间交换信息的格式与结构。
语义；

交换信息中各种数据代表的不同含义。

实体之间交换的信息中需要发送（或包含）哪些控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端应如何响应。
时序。

在交换信息过程中，整个网络工作的顺序，先干什么，后干什么。

实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。

举例：

我们可以用邮政系统来类比计算机网络协议

按拓扑结构：

星形、总线型、环形、网状、树形、混合拓扑结构等。

各种拓扑结构的优缺点：

	优点	缺点
星形拓扑	易于监控与管理，故障诊断与隔离容易；	中央结点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央结点的端口数量。
总线型拓扑	结构简单，所需电缆数量少，易于扩展；	通信范围受限，故障诊断与隔离较困难，容易产生冲突。
环形拓扑	所需电缆长度短，可以使用光纤，易于避免冲突；	某结点的故障容易引起全网瘫痪，新结点的加入或撤出过程比较麻烦，存在等待时间问题。
网状拓扑	网络可靠性高，一条或多条链路故障时，网络仍然可联通；	网络结构复杂，造价成本高，选路协议复杂。
树形拓扑	易于扩展，故障隔离容易；	对根结点的可靠性要求高，一旦根结点故障，则可能导致网络大范围无法通信。
混合拓扑	易于扩展，可以构建不同规模网络，并可根据需要优选网络结构；	网络结构复杂，管理与维护复杂。

数据交换是实现在大规模网络核心上进行数据传输的技术基础。常见的数据交换技术包括电路交换、报文交换和分组交换。

在电路交换网络中，首先需要通过中间交换结点为两台主机之间建立一条专用的通信线路，称为电路，然后再利用该电路进行通信，通信结束后再拆除电路。

以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储-转发的方式传送。

发送方把要发送的信息附加上发送/接收主机的地址及其他控制消息，构成一个完整地报文。然后以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储-转发的方式传送，直至送达目的主机。

分组交换将一个完整报文拆分成若干个分组，分组传输过程通常也采用存储-转发交换方式。

分组交换是目前计算机网络广泛采用的技术。分组交换需要将待传输数据（即报文）分割成较小的数据块，每个数据块附加上地址、序号等控制信息构成数据分组，每个分组独立传输到目的地，目的地将收到的分组重新组装，还原为报文。

传输时延：又叫发送时延。是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
传输时延和传播时延的不同：传输时延发生在机器内部的发送器中，与传输信道的长度（或信号传送的距离）没有任何关系。传播时延则发生在机器外部的传输信道媒体上，而与信号的发送速率无关。信号传送的距离越远，传播时延就越大。