计算机网络概述的知识学习小结（一）

[刘鑫婷]

一、互联网概述
1、计算机网络的概述：
（1）我们常说的互联网指的是起源于美国的Internet互联网，它是现在世界上最大的、覆盖全球的计算机网络。
（2）我们简称的网络是指由若干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成的计算机网络。
（3）可以通过路由器把网络互连起来（即由网络构成），构成一个覆盖范围更大的计算机网络，称为互连网（internetwork 或 internet）。
注意：网络是把多台计算机连接在一起，而互连网是把许多的网络通过路由器连接在一起。其中与网络相连的计算机、智能手机等智能机器常被称为主机。
2、互连网基础结构发展的三个阶段：
（一）第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。在1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议后，所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。因此，人们把1983年作为互联网的诞生时间。而ARPANET在1990年时正式宣布关闭。
（二）第二阶段：建成了三级结构的互联网。即是一个分为主干网、地区网和校园网（或企业网）的三级计算机网络。
（三）第三阶段：逐渐形成了多层次互联网服务提供者ISP（Internet Service Provider）结构的互联网。
（1）在这个阶段，出现了商用，即任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到互联网。
（2）而根据提供服务的覆盖面积的大小及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP。
（3）在现在，互联网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出互联网究竟有多大。而互联网的迅猛发展始于20世纪90年代。由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW(World Wide Web)被广泛使用在互联网上后，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，使万维网成为互联网的这种指数级增长的主要驱动力。
二、互联网的组成
互联网的组成从它的工作方式上看，可以分为两大块：
（一）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。
1、处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机。而这些主机又被称为端系统（end system）。
2、端系统在功能上可能有很大的差别。
3、端系统之间通信的含义：“主机A和主机B进行通信”实际上指的是“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”。即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。
4、端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：
（1）客户-服务器方式描述的是进程之间服务和被服务的关系，即Client/Server方式，简称为C/S方式。客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。其中，客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方，它们都要使用网络核心部分所提供的服务。
（2）对等方式是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方，即Peer-to-Peer方式，简称为P2P方式。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的的、对等连接通信。这时，双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
5、客户软件的特点：
（1）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
（2）被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
6、服务器软件的特点：
（1）一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
（2）系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动的等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
（3）客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。
（4）一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
7、对等连接方式的特点：
（1）对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。例如：主机C请求D的服务时，C是客户，D是服务器。但如果C又同时向F提供服务，那么C又同时起着服务器的作用。
（2）对等连接工作方式可支持大量的对等用户（如几百万个）同时工作。
（二）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）。
1、网络核心部分是互联网中最复杂的部分。
2、网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
3、在网络核心部分起特殊作用的是路由器（router）。
4、路由器是实现分组交换（packet switching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
5、为了理解分组交换，首先了解电路交换（circuit switching）的基本概念：
(1)当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。每一部电话都直接连接到交换机上，而交换机使用交换的方法就是电路交换，它能让电话用户彼此之间可以很方便的通信。
（2）在这里，“交换”的含义就是转接。即把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。而从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
（3）电路交换的特点：
（A）电路交换必定是面向连接的。
（B）电路交换分为三个阶段：
（a）建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；
（b）通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；
（c）释放连接（挂机）：释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。
（4）电路交换缺点：
（C）计算机数据具有突发性。
（D）在传送计算机数据时，通信线路的利用率很低（用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%）。
6、分组交换的主要特点：
（1）分组交换采用存储转发技术。
（2）在发送端，先把较长的报文划分为较短的、固定长度的数据段。
（3）再在每一个数据段前面添加上首部构成分组（packet）。
（4）分组交换网以“分组”作为数据传输单元（即是以分组为基本单位在网络中传送）。依次把各分组发送到接收端。
（5）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
7、分组首部的重要性：
（1）每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。
（2）分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机中。
（3）每个分组在互联网中独立的选择传输路径。
（4）用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
8、在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
9、路由器处理分组的过程是：
（1）把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
（2）查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；
（3）把分组送到适当的端口转发出去。
10、主机和路由器的作用的不同：
（1）主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。
（2）路由器是对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
11、分组交换的优点：
（1）高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
（2）灵活：为每一个分组独立的选择最合适的转发路由。
（3）迅速：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
（4）可靠：保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。
12、分组交换的缺点：
（1）分组在各结点存储转发时需要排队，会造成一定的延时。
（2）分组必须携带首部（里面有必不可少的控制信息）造成了一定的开销。
13、存储转发原理并不是完全新的概念。在20世纪40年代的电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换（message switching）。
14、三种交换的比较：
（1）若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间时，则选择电路交换的传输速率较快。
（2）报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
（3）由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。