书籍概要:计算机网络在信息时代的作用、互联网、互联网组成的边缘部分和核心部分、计算机网络发展、类别、性能指标、计算机网络的体系结构
1.1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、信息化,是一个以网络为核心的信息时代。而网络可以迅速的传递信息,所以非常重要。
三类比较熟悉的网络:电信网络、有线电视网络、计算机网络 最初:电信网络向用户提供电话、电报及传真服务;有线电视网络向用户传送各种电视结构;计算机网络则使用户能够在计算机之间传送数据文件。 随着发展:电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络的技术,计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信及传送视频的服务;理论上来讲把上述三网融合就能提供所有上述服务,但是没那么简单,涉及到各方面的经济利益和行政管辖的问题;
Internet的两种翻译:因特网、互联网(目前主要用这个); Intenet是由数量极大的各种计算机网络互连起来的(覆盖全球);对于仅在局部范围互连起来的计算机网络只能称为互连网;
互联网的两个基本特点:连通性和共享性: 连通性与使用传统电信网络的连通性有着很大的区别,使用电信网的电话用户,往往要缴费特别是长距离通信,而互联网具有虚拟的特点,不管多远,都可以便捷、经济的交换各种信息,就好像直接连通一样; 共享性:各种资源共享,非常方便
互联网已成为社会最为重要的基础设施之一;当然也有负面影响(传播计算机病毒,诈骗,不良信息等)
1.2互联网概述
1.2.1网络的网络
起源于美国的互联网现已发展为世界上最大的覆盖全球的计算机网络; 计算机网络(简称网络)由若干节点和连接这些节点的链路(link)组成,网路中的节点可以为计算机、集线器、交换机或路由器等; 如上图,多个网络通过一些路由器相互连接起来,构成了一个覆盖范围更大的计算机网络,这样的网络是网络的网络及互连网(internet小写开头); 习惯上,与网络相连的计算机(也包括现在的智能手机、智能电视机)(当然,为了能够传输信息,这些设备上肯定有能够交换信息的软件)称为主机(host),路由器,是一种特殊的计算机(有中央处理器、存储器、操作系统等)但不能称为主机。
网络把许多计算机连在一起,而互联网则把许多网络通过一些路由器连接在一起,与网络相连的计算机常称为主机。
1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段
第一阶段: 单个网络ARPANET(单个的分组交换网,连接在其上的主机都直接与就近的节点交换机相连)->互连网(如分组无线电网络); 1983,TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议,使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网进行相互通信。(将1983作为互连网的诞生时间)
Internet(开头大写),是一个专用名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互联网,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,其前身为美国的ARPANET。
第二阶段: 三级结构的互连网:主干网、地区网和校园网(企业网);后逐渐扩大互联网适用范围而不仅仅局限于大学和研究机构。
第三阶段: 全球范围的多层次ISP结构的互联网(Internet Service Provider:互联网服务提供商如:中国电信、移动、联通); 互联网服务提供者可以从互联网管理机构申请到很多IP地址(互联网上的主机要有IP地址才能上网),同时拥有通信线路(大ISP自己造,小ISP向电信公司租用通信线路以及路由器等连网设备)。所谓上网就是指(通过ISP获取的IP地址)接入互联网; 根据服务的覆盖面积以及所拥有的IP地址数目的不同,分为不同层次:主干、地区、本地。 随着互联网上数据流量的急剧增长,开始研究如何更快的转发分组,以及如何让有效和经济的利用网络资源,于是互联网交换点IXP(Internet eXchange Point)诞生,主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分许,而不需要第三个网络来转发分组。 图左上角所示的内容提供者(content provider)是在互联网上向所有用户提供视频文件的公司,他们并不向用户提供互联网的转接服务,而是提供视频内容的服务,有独立于互联网的专门网络,并且能和各级ISP和IXP相连。(因为视频数据太多啦)
1.3互联网的组成
从工作方式上来看,可以分为两大块: 1.边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成,这部分是用户直接使用的,用来进行通信和资源共享。 2.核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,这部分是为边缘部分提供服务的(连通性和交换)。
1.3.1互联网的边缘部分
端可大可小,可以是运动手表、大型计算机等; 明确概念,主机A和主机B进行通信,实际上是指运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信,也就是主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信,简称为计算机之间的通信; 端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P): 1.C/S方式 最常用的传统的方式 客户client和服务器server都是指通信中所设计的两个应用进程,所描述的是进程之间服务与被服务的关系,客户向服务器发出请求服务,服务器向客户提供服务。
客户程序: 被用户调用后运行,在通信时主动的向远地服务器发起通信(请求服务),因此,必须知道服务器程序的地址;不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统; 服务器程序: 专门提供某种服务的程序,可同时处理多个请求;系统启动后即一直不断运行,被动的等待并接受请求,不需要知道客户地址;一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持; (建立之后,通信可以是双向的)
2.P2P对等连接 只要两台主机都运行了对等连接软件,就可以进行平等的对等的连接通信,可支持大量对等用户同时工作。
1.3.2互联网的核心部分
网络核心中起特殊作用的是路由器router,是一种专用计算机,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,也是网络核心部分最重要的功能。
为什么有交换机:如果任意两个人都要相连那就Cn2,所以不如建立个交换机也就是中心,让所有电话都连在这里。
三种交换方式: 电路交换:建立连接(占用通信资源)-通话(一直占用)-释放连接(归还通信资源),是面向连接的一种,缺点:传输效率低,大部分占用时间空闲,连接复杂但通话质量有保证 报文交换: 分组交换:采用存储转发技术(载体:路由),分组,又称为包,还要加包头(包含了目的地址,源地址等重要信息);
看图可以知道,后两者不需要花费建立时间;分组交换时延小
1.5计算机网络类别
1.按照网络作用的范围:广域网wide area network、城域网metropolitan area network、局域网local area network、个人区域网personal area network 2.按使用者分类:公用网,专用网
用来把用户接入到互联网的网络:接入网access network 用户必须通过本地ISP才能接入到互联网,本地ISP可以使用多种接入网技术把用户的端系统连接到互联网,接入网实际上就是本地ISP拥有的网络,既不是核心部分也不是边缘部分。 接入网由某个端系统连接到本地ISP的第一个路由器边缘路由器()之间的一些物理链路组成,只是起桥梁作用。
1.6计算机网络的性能
速率bit/s(当提到网络的速率时,往往指的是额定速率或标定速率而不是实际上的运行速率)、带宽(单位时间内网络中的某信道所能通过的最高数据率)(带宽大不意味着速度快,而是数据密度大)、吞吐量(单位时间内通过某个网络的实际数据量)、时延(发送延迟、传播延迟、处理延迟、排队延迟)、时延带宽积、往返时间RTT。 非性能特征也很重要啊: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。
注意,通常说什么高速链路网络,并不是说介质传输速度高,而是数据发送速度高,因为介质传输电磁波速度是一定的(约为光速的2/3,不同介质不同)
1.7计算机的网络体系结构
OSI和TCP/IP
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