计算机网络和互联网

计算机网络(简称网络)

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

internet(互连网)

是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络。

Internet(互联网，或因特网)
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连网，采用TCP/IP一簇协议作为通信的规则。几十亿台设备，几百万个网络构成的网络。

对于互联网，国内有教育科研网、中国电信网(一个单位或者机构构建的网络)、中国移动网、中国联通网等，国内的网络也会和美国，欧洲，东南亚的网互连。

网络的组成

网络分为三部分：网络边缘，接入网，网络核心。

网络边缘：主机(电脑，手机等)、应用程序(客户端和服务器)
接入网：与网络边缘相连的网，有线或者无线通信链路。把边缘接入到网络核心。
网络核心：互连着的路由器，网络的网络。

网路边缘

网络边缘应用进程通讯的模式分为两种：

• 1.客户/服务器模式(CS模式)
  web浏览器是web应用的客户端，web服务器是web应用的服务器，例如发送电子邮件，服务器先启动一直运行着，等待客户端请求自己的资源，比如硬件资源(计算能力)，软件资源(处理能力)，数据资源。客户端主动向远程服务器发起通信请求服务，服务器接受请求将结果反馈给客户端。这是典型的主从模式，主是指所有的资源都在服务器，从是指请求服务的客户端。

  缺点：可扩展性比较弱，随着请求服务的客户端增加，能力会下降，达到一定的阈值后能力出现断崖式的下降。 比如很多人访问一个网站，网速会慢，访问的人多到一个程度，网站就直接进不去了。

• 2.对等(peer-peer，p2p)模式
  没有专门的服务器，两个主机不区分哪个是服务请求方哪个是服务提供方，只要两台主机都运行了对等连接软件，就可以进行平等的、对等连接通信。请求资源的结点多，提供服务的结点多，而且通信是分布式的，所以避免了客户/服务器模式服务器满足不了客户的缺点。例如迅雷。

根据网络基础设施对两进程之间通信的服务方式分为：面向连接的服务(TCP)，无连接的服务(UDP)。
面向连接的服务(TCP)：在数据传输之前做好准备,建立连接(握手)，比较可靠，还可以进行流量控制，还有拥塞控制的特性，也就是考虑到了网络路径的通行能力，防止了传输数据过快遇到堵塞时候发生数据丢失。缺点是费时。连接状态的维持仅仅是端系统维持叫面向连接，中间所有路径上的结点都知道叫有连接。
无连接的服务(UDP)：不握手，不保证可靠但是尽力而为，无流量控制，无拥塞控制。比较省时间，实时。

从进程的角度看，互联网是分布式的应用进程以及为分布式应用进程提供通讯服务的基础设施。基础设施包括主机应用层以下的所有的协议实体和目标主机应用层以下的所有的应用实体。
从服务的角度来看，互联网是使用通讯设施进行通信的分布式应用。基础设施为apps提供编程接口(通信服务)，将发送和接收数据的apps与互联网连接起来。
分布式应用是网络存在的一个理由。

网络核心

协议
是对等层实体在通信过程中应该遵守的规则的集合，包括了报文格式(PDU)，语法、语义、时序和报文传输或其他方面所采取的动作。支撑互联网工作的标准。各个产商按照协议来制作、生产网络设备，相同的协议使得不同的厂商生产的网络设备可以形成互操。服从同样协议的网络实体才能通讯。

协议按照层次不同可以分为物理层协议、链路层协议、网络层协议、传输层协议和应用层协议。

传输层协议：TCP协议、UDP协议。
网络层协议：IP，一些路由选择协议。

互联网的端系统包括主机 (电脑、手机、服务器等)、网络操作系统、网络应用程序如Web、email等。

分组交换设备：转发分组，包括路由器和交换机。

互联网标准：以RFC文档的形式在互联网上发表的。制定互联网标准的过程：建议标准–>互联网标准。对于发布在互联网的RFC文档称为建议标准，经过互联网协会专家们的审核，如果达到互联网标准才能够称为互联网标准，称为正式标准后会分配一个账号STD xx。互联网标准的最大编号是STD 83。一个协议的文档可能和多个RFC文档相关联。

应用层

应用层协议：指远程的应用进程之间相互通讯的过程当中应当遵守的规则和协议。
HTTP协议：支持万维网
SMTP协议：支持电子邮件
域名系统DNS

传输层(运输层)

为应用进程之间的通信提供数据传输服务。
TCP协议：传输控制协议(Transmission Control Protocol)，提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。可靠的代价是耗时间和空间。把网络层不可靠的传输变成了可靠的传输。具有流量控制，拥塞控制的特性。
应用有：HTTP(Web)，FTP(文件传送)，Telnet(远程登录)，SMTP(email)。
UDP协议：用户数据报协议(User Datagram Protocol)，提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),其传输的单位是用户数据报。虽然不可靠，但是实时。
应用有：流媒体、远程会议、DNS、Internet电话、域名到IP的解析查询。

网络层：

为主机到主机间(也就是端到端End-to-End，E2E)的通信提供服务。尽力而为地服务，不可靠的服务没有保障。
网络层传统方法：
IP协议来提供服务，尽力而为地服务，不可靠的服务没有保障。
控制平面–路由由路由协议来交换信息，由路由算法来算出路由表。
数据平面–IP协议使用路由表，根据到来的分组与路由表相匹配来进行转发处理(该怎么走到目标IP)。

SDN方法，软件定义网络，比传统方法灵活，可以部署新功能。
控制平面(SDN网络操作系统)：通过网络操作系统上的应用计算流表(包括各种信息，如原IP,目标IP,原mac,目标mac等)
数据平面(SDN交换机)：根据控制平面计算的流表，将到来的分组(字段)与流表进行匹配，根据流表描述的行为来操作这些分组，操作可以是转发，阻止，泛洪，改字段等。

路由器：实现分组交换的关键构建，其任务是转发收到的分组。

路由器工作在网络层，交换机工作在链路层。

数据链路层和局域网

提供的是点到点的通信服务(Point-to-Point，P2P)，也就是相邻的网络交接设备(如网卡)到相邻的网络交换设备的服务，传递以帧为单位的数据。
链路包括接入网链路和主干链路。
接入网链路：主机连接到互联网的链路。(包含主机的链路)
主干链路：路由器间的链路。

通信链路主要包括光纤、同轴电缆、无线电、卫星等，有个重要指标表示传输速率=带宽(bps)。

物理层

把点到点之间通信的数字信号(比特流0或1)与物理信号(如电信号光信号)之间的转换，通过网线、电缆、光纤、电话线等传输媒体来传递物理信号，传输媒体所在的层次为第0层，在物理层之下。

网络安全

无线和移动网络

多媒体网络

网络管理