【学习总结】计算机网络 第一章概述

1.1 计算机网络概述

1.1.1 计算机网络的概念

计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合，集合内的计算机可以实现资源共享和信息传递。

在计算机网络的发展的不同阶段中，计算机网络有不同的定义

1. 广义观点

只要能实现远程的信息处理或者能进一步达到资源共享的系统，都可以成为计算机网络。在物理结构上具有了计算机网络的雏形，但是资源共享能力弱，是计算机网络发展的初级阶段。

2. 资源共享观点

计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互联起来的 自治计算机系统 的集合”。该定义有三层含义：(1)目的：资源共享；(2)组成单元：分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；(3)网络中的计算机必须遵循统一的规则——网络协议。该观点符合目前的基本特征

3. 用户透明性观点

顾名思义，存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，它能调用用户所需要的资源，而整个网络就像一个超大型的计算机系统一样，对用户而言是透明的。用户使用网络就像使用一台单一的超级计算机，无感网络的存在、资源所在的位置信息。用户透明性观点的定义描述了一个分布式的系统，它是计算机网络未来发展追求的目标

1.1.2 计算机网络的组成

从不同的角度看，可以将计算机网络的组成分为如下几类：

1）从组成部分

一个完整的计算机网络主要由 硬件、软件、协议三大部分组成。

硬件主要由 主机(也称为端系统)、通信链路(如双绞线、光纤)、交换设备(如路由器、交换机等)和通信处理机(如网卡)等组成。

软件主要包括 各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件(如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序等)。软件部分多属于应用层

协议是计算机网络的核心，如同交通规则制约汽车驾驶一样，协议规定了网络传输数据事所遵循的规范。

2）从工作方式

计算机网络(主要指Internet)可分为边缘部分和核心部分。

边缘部分由 所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信(如传输数据、音频和视频)和资源共享；

核心部分 由 大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。

3）从功能组成

计算机网络是由通信子网和资源子网组成。

通信子网由 各种传播介质、通信设备和相应的网络协议组成，它使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现联网计算机之间的数据通信。

资源子网是 实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

1.1.3 计算机网络的功能

计算机网络的功能很多，现今的很多应用都与网络有关。主要有以下五大功能。

1. 数据通信

它是计算机网络最基本也是最重要的功能，用来实现联网计算机之间的各种信息的传输，并将分散在不同地理位置的计算机联系起来，进行统一的调配、控制和管理。比如，文件传输、电子邮件等应用，离开了计算机网络将无法实现。

2. 资源共享

资源共享可以是软件共享、数据共享，也可以是硬件共享。使计算机网络中的资源互通有无、分工协作，从而极大地提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。

3. 分布式处理

当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。

4. 提高可靠率

计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。

5. 负荷均衡

将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。

1.1.4 计算机网络的分类

1. 按分布范围分类

1）广域网

2）城域网

3）局域网

4）个人区域网

2. 按传输技术分类

1）广播式网络

2）点对点网络

3. 按拓扑结构分类

1）星形网络

2）总线形网络

3）环形网络

4）网状形网络

4. 按使用者分类

1）公用网

2）专用网

5. 按交换技术分类

1）电路交换网络

2）报文交换网络

3）分组交换网络

6. 按传输介质分类

1.1.5 计算机网络的标准化工作及相关组织

计算机网络的标准化对计算机网络的发展和推广起到了极为重要的作用

因特网的所有标准都以RFC(Request For Comments)的形式在因特网上发布，但并非每个RFC都是因特网标准，RFC要上升为因特网的正式标准需经过以下4个阶段。

1） 因特网草案(Internet Draft)。这个阶段还不是RFC文档。

2）建议标准(Proposed Standard)。从这个阶段开始就成为RFC文档

3）草案标准(Draft Standard)

4) 因特网标准(Internet Standard)

在国际上，负责制定、实施相关网络标准的标准化组织众多，主要有如下几个：

• 国际标准化组织(ISO)。 制定的主要网络标准或规范有OSI参考模型、HDLC等。

• 国际电信联盟(ITU)。其前身为国际电话电报咨询委员会(CCITT)，其下属机构ITU-T制定了大量有关远程通信的标准。

• 国际电气电子工程师协会(IEEE)。世界上最大的专业技术团队，由计算机和工程学专业人士组成。IEEE在通信领域最著名的研究成果是802标准。

1.1.6 计算机网络的性能指标

性能指标从不同方面度量计算机网络的性能。常用的性能指标如下。

1）带宽(Bandwidth)

本来表示通信线路允许通过的信号频带范围，单位是赫兹(Hz)。而在计算机网络中，带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义词，单位是比特/秒(b/s)。

2）时延(Delay)

数据（一个报文或分组）从网络（或链路)的一端传送到另一端所需要的总时间，它由4部分构成：发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。

##### 1. 发送时延。
    结点将分组的所有比特推向（传输）链路所需的时间，即从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间，因此也称传输时延。计算公式为：
    发送时延=分组长度/信道宽度
##### 2. 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，即一个比特从链路的一端传播到另一端所需的时间。计算公式为传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
##### 3. 处理时延。
    数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。例如，分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等。
##### 3. 排队时延。
    分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。路由器确定转发端口后，还要在输出队列中排队等待转发，这就产生了排队时延。
    因此，数据在网络中经历的总时延就是以上4部分时延之和：
        总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

3）时延带宽积。

指发送端连续发送数据且发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出的比特数，即时延带宽积=传播时延×信道带宽。 如图1.3所示，考虑一个代表链路的圆柱形管道，其长度表示链路的传播时延，横截面积表示链路带宽，则时延带宽积表示该管道可以容纳的比特数量。 带宽、团路

图1.3 链路就像一条空心管道

4）往返时延（Round-TripTime，RTT)。

指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。在互联网中，往返时延还包括各中间结点的处理时延、排队时延及转发数据时的发送时延。

5）吞吐量（Throughput)。

指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。

6)速率（Speed)。

网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据率或比特率，单位为b/s（比特/秒）（或bit/s，有时也写为bps)。数据率较高时，可用kb/s（k=10^3）、Mb/s（M=10^6）或Gb/s（G=10^9)表示。在计算机网络中，通常把最高数据率称为带宽。

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原文：https://www.cnblogs.com/Be-Strong/p/12155102.html