[网络协议]第一章 概述

计算机网络在信息时代中的作用

• 21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代

• 三网融合

• Internet 是由数量极大的各种计算机网络互连起来的（翻译为“因特网”、“互联网”）

• 互联网的特点：连通性和共享

互联网概述

网络的网络

• 计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成
  • 结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等

互连网：网络的网络；网络：指计算机网络

• 网络把许多计算机连接在一起，而互连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常称为主机

互联网基础结构发展的三个阶段

1. 从单个网络 ARPANET 向互连网发展的过程

Internet 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连网，采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET
internet 泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络

2. 建成了三级结构的互联网
   主干网、地区网和校园网(企业网)

3. 逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网

ISP （Internet Service Provider）互联网服务提供者(商)

IXP （Internet eXchange Point）互联网交换点
允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组

WWW（World Wide Web）万维网
欧洲原子核研究组织（CERN）开发

互联网的标准化工作（不考）

互联网协会 ISOC
	互联网体系结构委员会 IAB
		互联网工程部 IETF
		互联网研究部 IRTF

• 制定互联网的正式标准——三个阶段
  • 互联网草案
  • 建议标准：从这个阶段开始就成为RFC文档
  • 互联网标准

互联网的组成

• 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(传送数据、音频或视频)和资源共享
• 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(提供连通性和交换)

互联网的边缘部分

• 处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机，这些主机又称为端系统
• 计算机之间通信：主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信
• 通信方式：客户-服务器方式(C/S 方式)和对等方式(P2P方式)

C/S		Client/Server 	客户-服务器方式
B/S 	Browser/Server	游览器-服务器方式		是C/S的一个特例
P2P		Peer-to-Peer	对等方式

客户程序
服务器程序

1. 客户-服务器方式
   客户是服务请求方，服务器是服务提供方
   
2. 对等连接方式
   

互联网的核心部分

• 在网络核心部分起特殊作用的是路由器，是一种专用计算机
• 路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组

交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源

1. 电路交换
   必须经过“建立连接(占用通信资源)” => “通话(一直占用通信资源)” => “释放连接(归还通信资源)” 三个步骤的交换方式称为电路交换

• 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

• 线路的传输效率很低

2. 分组交换的主要特点

• 采用存储转发技术
  
• 主机是为用户进行信息处理的，路由器则是用来转发分组的，即进行分组交换的

• 缺点：有一定的时延，造成一定的开销

计算机网络在我国的发展

计算机网路的类别

计算机网络的定义

• 计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用

几种不同类别的计算机网络

1. 按照网络作用范围

广域网				WAN		Wide Area Network
	远程网					long haul network
城域网				MAN		Metropolitan Area Network
局域网				LAN		Local Area Network
个人区域网			PAN		Personal Area Network
	无线个人区域网	WPAN	Wireless Personal Area Network

若中央处理机之间的距离非常近，则一般就称之为多处理机系统

2. 按照网络的使用者

公用网	public network	
专用网	private network

3. 用来把用户接入到互联网的网络

接入网	AN	Access Network
	本地接入网/居民接入网

计算机网络的性能

计算机网络的性能指标

1. 速率
   • 数据的传送速率，数据率，比特率
   • 比特每秒，bit/s
   • 一般是说额定/标定速率
2. 带宽
   • 在单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”
   • 比特每秒，bit/s
3. 吞吐量
   • 在单位时间内通过某个网络的实际的数据量
4. 时延
   • 数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，也称为延迟、迟延
   • 发送时延
     • 主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也叫传输时延
     • 发送时延 = 数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)
     • 与传输信道的长度无关
   • 传播时延
     • 电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
     • 传播时延 = 信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)
     • 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
   • 排队时延、处理时延
   • 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 排队时延 + 传播时延
     

对于高速网络链路，提高了数据的发送速率，不是比特在链路上的传播速率
提高数据的发送速率只是减小了数据的发送时延

5. 时延带宽积

   • 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽

6. 往返时间 RTT

7. 利用率

   • 信道利用率
   • 网络利用率
   • 信道或网络利用率过高会产生非常大的时延

计算机网络的非性能特征

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

计算机网络体系结构

计算机网络体系结构的形成

协议与划分层次

网络协议主要由三个要素组成
	语法
	语义
	同步

分层的好处
	各层之间是独立的
	灵活性好
	结构上可分隔开
	易于实现和维护
	能促进标准化工作

各层主要功能
	差错控制
	流量控制
	分段和重装
	复用和分用
	连接建立和释放

• 体系结构是抽象的，实现是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件

具有五层协议的体系结构

实体、协议、服务和服务访问点

• 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务
• 要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务
• 协议是“水平的”，服务是“垂直的“

协议数据单元		PDU
服务原话			
服务数据单元		SDU

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