一、计算机网络的作用及互联网概述

1.1计算机网络在信息时代中的作用

1.2基本概念

1.3互联网基础架构发展三个阶段

1.4互联网的标准化工作

二、互联网的组成

2.1互联网组成

2.2互联网的边缘部分

2.3互联网的核心部分

三、计算机网络的类别

3.1计算机网络的定义:

3.2几种不同类别的计算机网络:

3.2.1按照网络的作用范围进行分类

3.2.2按照网络的使用者分类

3.2.3用来把用户接入到互联网的网络

四、计算机网络的性能

4.1计算机网络的性能指标

4.2计算机网络的非性能指标

五、计算机网络体系结构

5.1计算机网络分层结构

5.2 ISO/OSI七层参考模型

5.3TCP/IP的四层协议

5.4实体、协议、服务和服务访问点

一、计算机网络的作用及互联网概述

1.1计算机网络在信息时代中的作用

12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。

电信网络、有线电视网络和计算机网络属于常见的三类网络。

互联网的两个重要基本特点:连通性与共享

连通性:就是互联网使上网用户之间，不管相距多远，都可以非常便捷、非常经济地交换信息，好像这些用户终端都彼此直接连通一样。

共享:指资源共享。可以是信息共享、软件共享、硬件共享。

1.2基本概念

计算机网络(简称为网络):由若干个节点和这些节点的链路组成。

互连网(网络的网络):由多个网络通过一些路由器互相连接起来，构成一个覆盖范围更大的计算机网络。

主机:与网络(互连网中的网络)相连的计算机称为主机。

1.3互联网基础架构发展三个阶段

第一阶段是从单个网络ARPANET向互连网发展的过程。

第二阶段的特点是建成了三级结构的互联网。

第三阶段的特点是逐渐形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网。

互联网服务提供者ISP，又称互联网服务提供商

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联网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET

1.4互联网的标准化工作

1992年由于互联网不再归美国政府管辖，因此成立了一个国际性组织叫作互联网协会(ISOC)

ISOC下面有个技术组织叫作互联网体系结构委员会IAB，负责管理互联网有关协议的开发。

IAB下又设立两个组织:互联网工程部(IETF)主要针对协议的开发和标准化、互联网研究部(IRTF)主要负责研究一些需要长期考虑的问题，包括互联网的一些协议、应用、体系结构等。

二、互联网的组成

2.1互联网组成

边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成。这部分使用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

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)。

2.2互联网的边缘部分

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。

在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器(C/S)方式和对等方式(P2P方式)

客户是服务请求方，服务器是服务提供方

2.3互联网的核心部分

在网络核心部分其特殊作用的是路由器。

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。

而主机是为用户进行信息处理的。

计算机网络按交换技术分类:电路交换、报文交换、分组交换

三、计算机网络的类别

3.1计算机网络的定义:

计算机网络主要是由一些通用的

3.2几种不同类别的计算机网络:

3.2.1按照网络的作用范围进行分类

广域网WAN，又称远程网
城域网MAN
局域网LAN
个人区域网PAN

3.2.2按照网络的使用者分类

公用网:指电信公司出资建造的大型网络。“公用”指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络。

专用网:这是某个满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。例如，军队、铁路、银行等系统。

3.2.3用来把用户接入到互联网的网络

接入网:又称本地接入网或居民接入网

四、计算机网络的性能

4.1计算机网络的性能指标

速率（数据率/比特率）：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。(一个比特就相当于二进制数字中的一个1或0)，单位为(b/s)bit/s,Kbit/s,Mbit/s,Gbit/s，通常将中最高数据率成为带宽

带宽：本来是指通信线路允许通过的信号频带范围，单位是赫兹（HZ），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”，单位为b/s

吞吐量：指单位时间内通过为某个网络（或信道，接口）的数量。其受网络带宽和网络额定速率的限制。

时延：指数据（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，他由四个部分组成：

a) 发送时延：主机或者路由器将分组的所有比特传输到链路所需要的时间。（发生在机器内部）

² 计算公式：发送时延 = 分组长度（bit）/发送速率 (bit/s)

b) 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送到另一端所需的时间（发生在机器外部的传输信道媒体上）

² 计算公式：传播时延 = 信道长度（m）/电磁波在信道上的传播速率（m/s）

c) 处理时延：数据在交换节点为存储转达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，进行能差错检验或查找适当的路由表等。（发生在转发设备中）

d) 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。如果网络的通信量很大时会发生队列溢出，造成分组丢失此时排队时延无穷大（发生在转发设备-路由器中）

对于高速链路，只是提高了数据的发送速率，即减少了发送时延，而没有影响传播实验。

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(bit) = 传播时延(s) * 信道宽度(bit/s)

往返时延(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，总共经过的时延。

利用率：信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的；网络利用率则是全网络的信道的加权平均值。（利用率并非越高越好，参考堵车

4.2计算机网络的非性能指标

费用、质量、标准化、可靠性、可扩展和可升级性、易于管理和维护

五、计算机网络体系结构

5.1计算机网络分层结构

1.实体:第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体

2.协议:为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。[水平]

语法:规定传输数据的格式
语义:规定所要完成的功能
同步:规定各种操作的顺序

3.接口(访问服务点SAP): 上层使用下层服务的入口。

4.服务:下层为相邻上层提供的功能调用。[垂直]

分层的好处:

各层之间是独立的
灵活性好
结构上可分割开
易于实现和维护
能促进标准化工作

5.2 ISO/OSI七层参考模型

OSI参考模型有7层，低三层统称为通信子网，它是为了联网而附加的通信设备，完成数据的传输功能∶高三层统称为资源子网，它相当于计算机系统，完成数据的处理等功能。传输层承上启下。

（1）物理层（Physical Layer） 物理层的传输单位是比特，任务是透明的传输比特流，功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流。物理层接口标准很多，如EIA-232C、EIATILARS-449、CCITT的X21等。

注意，传输信息所利用的一些物理媒体，如双绞线、光缆、无线信道等，并不在物理层协议之内而在物理层协议下面。因此，有人把物理媒体当作第0层。

（2）数据链路层（Data Link Layer） 数据链路层的传输单位是帧，任务是将网络层传来的 IP 数据报组装成帧。数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。典型的数据链路层协议有 SDLC、HDLC、PPP、STP 和帧中继等。

（3）网络层（Network Layer） 网络层的传输单位是数据报，它关心的是通信子网的运行控制，主要任务是把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。网络层的协议有IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP 和 OSPF等。

（4）传输层（Transport Layer） 传输层也称运输层，传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），传输层负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务，为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。传输层的协议有 TCP、UDP。

**数据链路层提供的是点到点的通信，传输层提供的是端到端的通信，**两者不同。通俗地说，点到点可以理解为主机到主机之间的通信，一个点是指一个硬件地址或IP地址，网络中参与通信的主机是通过硬件地址或IP地址标识的;端到端的通信是指运行在不同主机内的两个进程之间的通信，一个进程由一个端口来标识，所以称为端到端通信。

（5）会话层（Session Layer） 会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话。会话层利用传输层提供的端到端的服务，向表示层提供它的增值服务。这种服务主要为表示层实体或用户进程建立连接并在连接上有序地传输数据，这就是会话，也称建立同步（SYN）。

（6）表示层（Presentation Layer） 表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。不同机器采用的编码和表示方法不同，使用的数据结构也不同。为了使不同表示方法的数据和信息之间能互相交换，表示层采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码形式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变换功能。

（7）应用层（Application Layer） 应用层是 OSI参考模型的最高层，是用户与网络的界面。应用层为特定类型的网络应用提供访问 OSI参考模型环境的手段。因为用户的实际应用多种多样，这就要求应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求，因此应用层是最复杂的一层，使用的协议也最多。典型的协议有用于文件传送的FTP、用于电子邮件的SMTP、用于万维网的 HTTP等。