计算机网络概述

Posted 2023-03-29 三千步

1.1 计算机网络的定义

定义：
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
主要特征：

• 资源共享
• 分布在不同地理位置的“自治系统”
• 遵循一定的规则—“协议 ”
  

1.2 计算机网络的发展历程

1.2.1 以单计算机为中心的联机系统

以单处理机为中心的多终端联机系统

多点通信线路、集中器(前端处理机)

1.2.2 分组交换网络的出现

分布式控制

• 多主机为中心
• 网络结构从“主机-终端”转变为“主机-主机”
• 主机负责数据处理和通信工作

网络分层：通信子网和资源子网

• **资源子网：**负责信息处理（服务器，客户计算机）
• **通信子网：**负责数据传输（通信线路；网络互联设备（交换机，路由器，HUB等））

分组的存储转发

• **公共传输网络建设：**扩大通信子网络规模使之成为公用的数据传输网络。
• 划分分组
• **先存储再转发：**中间结点以先存储再转发的方式工作
  

1.2.3 计算机网络体系结构标准化

**国际标准：**ISO-OSI/RM 开放系统互联参考模型（OSI参考模型）
事实标准：TCP/IP协议集（TCP/IP体系结构）

1.2.4 局域网的兴起

LAN–目前发展最迅速的LAN技术是以太网

1.2.5 Internet时代

• Internet
• 下一代Internet（NGI）
• 内联网（Intranet）
  

1.2.6“三网”合一

电信网、计算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。

1.2.7 宽带网络与全光网络技术

• 宽带网络：宽带骨干网和宽带接入网
• 全光网络：骨干网和接入网采用光纤作为传输介质
• 物联网：物物相连的互联网
  

1.3 网络拓扑结构

• 计算机网络的结构

  • 物理结构：物理连接方式、拓扑结构
  • 逻辑结构：信道连接方式、数据传输方式

• 拓扑结构的定义

  • 采用拓扑学的方法抽象的网络结构，研究计算机网络中“点”和“线”构成的几何图形。

• 拓扑结构的种类

  • 总线型、星型、环型、树型、网状型等
    | 名称 | 概述 | 优点 | 缺点 |
    | — | — | — | — |
    | 总线型拓扑 | 所有结点都连接到一条共享总线上 | 电缆长度短，布线容易 | 故障扩散性、故障定位排除困难 |
    | 星型拓扑 | 由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各节点组成 | 建网灵活、
    便于集中式控制、
    除中央节点外其他节点发生故障不扩散，易定位排除 | 电缆长度长，布线难，依赖于中央节点 |
    | 环型拓扑 | 首尾相连的总线型拓扑结构 | 电缆长度短，布线容易
    最适合采用光纤 | 对环路可靠性的依赖性更强、故障扩散性、故障定位排除困难 |
    | 树型拓扑 | 形状为一棵倒置的树，又根和叶节点组成，一般不单独使用 | 属于分层网络，有一定的容错能力 | 属于集中式控制，对上层节点依赖性强 |
    | 网状型拓扑 | 没有明晰结构的拓扑结构被称为网状拓扑 | 可靠性高 | 通信线路冗余大、传输效率低 |

• 网络拓扑结构的选择因素

  • 传输介质
  • 介质访问控制方法
  • 费用、灵活性、可靠性

• 主要拓扑结构的比较

  • 

• 网络的传输方式

  • 广播式网络
    • 基本特点：
      • 所有计算机共享一条通信信道
      • 任一台计算机发出的信息可以直接被其他所有计算机接收
      • 两台以上计算机同时发送会产生冲突
    • 关键技术
      • 介质访问控制方法
      • 发现冲突、避免冲突、解决冲突
    • 常见的广播式网络
      • 
  • 点对点式网络
    • 基本特点
      • 一条线路连接两个网络互联设备（点到点）
      • 一般情况下，两台计算机间的传输要经过多台网络互联设备
      • 一般情况下，两台计算机间的传输有多条路径可供选择
    • 关键技术
      • 路由选择
    • 常见的点到点式网络
      • 
        

1.4 计算机网络分类

• 按覆盖范围分类（距离）
  • 局域网（LAN）
  • 城域网（MAN）
  • 广域网（WAN）
• 按其他标准
  • 传输技术：广播式网络、点到点式网络
  • 通信介质：有线网、无线网按
  • 通信速率：高、中、低速（宽带网络与窄带网络）
  • 按使用用户：公网、专网
  • 按网络控制：分布式、集中式
  • 网络应用环境 ：部门、企业、校园
    

1.5 计算机网络应用

1.5.1 计算机网络应用领域

1.5.2 计算机网络引发的社会问题

1.6 计算机网络技术国际标准化组织

1.6.1 国际标准组织

国际标准化组织-ISO

• 负责制定各种国际标准
• 有技术委员会TC，每个技术委员会下设若干分委员会SC，分委员会由若干工作组WG构成
• 

1.6.2 Internet标准组织

• 因特网标准化机构是非政府性质的
• 因特网体系结构研究委员会（IAB）
• 因特网工程任务部（IETF）处理短期的工程问题
• 因特网研究任务部（IRTF）注重长期研究
• Internet编号管理局（IANA）
• RFC编辑部
  • RFC：Internet标准以RFC的形式提出
    

1.6.3 电信标准组织

• 国际电信联盟ITU
  • ITU-R：无线通信
  • ITU-T：电信标准
  • ITU-D：开发
    

其他标准化组织

问答题（概念类）

1. 计算机网络由哪几个部分组成？

• 以下三个主要部分
• （资源子网）若干个主机，向各用户提供服务
• （通信子网）由一些专用的节点交换机和连接这些节点的通信链路组成
• （通信协议）一系列的协议，在主机之间或主机和子网之间通信而用的

2. 计算机网络与分布式计算机系统的主要区别是什么？

• 分布式系统最主要的特点是系统中的各个计算机对用户都是透明的。
  • 用户通过键入命令就可以运行程序，但用户不知道是哪一个计算机在为他运行程序。是操作系统为用户选择一个最适合的计算机来运行程序，并将运行的结果传送到合适的地方。
• 计算机网络则不同，用户必须先在欲运行程序的计算机进行登录，然后按照计算机的地址，将程序通过计算机网络传到该计算机上去运行。
  • 最后，根据用户的命令将结果传送到制定的计算机。
• 二者的区别主要是软件的不同。、

3. 从一个普通的RFC文档上升到Internet正式标准需要经过哪几个阶段？

• 从一个普通的RFC文档上升到Internet的正式标准要经过以下四个阶段。
  • 草案
  • 建议标准
  • 草案标准
  • 正式标准

4. 计算机网络的发展经历了哪些阶段？各有什么特点？

1）以单计算机为中心的联机系统，特点：主机负荷较重，通信内容消耗主机资源；通信线路的利用率低，尤其在远距离时更是如此；集中控制方式，可靠性低。
2）分组交换网络，特点：主机处理业务，通信机制负责通信，通信子网课扩展性与可靠性强。
3）计算机网络体系结构标准化，特点：有了规范的计算机网络体系结构，为异构网络设备连通奠定基础。

下一章：《计算机网络原理》第二章 网络体系结构

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计算机网络—— 概述（12）：计算机网络在信息时代的作用因特网概述

• 1. 计算机网络在信息时代的作用
• 2. 因特网概述
• • 2.1 网络、互连网(互联网）和因特网
  • 2.2 因特网发展的三个阶段
  • 2.3 因特网的标准化工作
  • 2.4 因特网的组成
  • 2.5 课后练习

1. 计算机网络在信息时代的作用

  计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。
  计算机网络已经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分。

2. 因特网概述

2.1 网络、互连网(互联网）和因特网

  网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成。

  多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网（或互连网)。因此，互联网是“网络的网络(Network of Networks) "。

  因特网(Internet)是世界上最大的互连网络（用户数以亿计，互连的网络数以百万计)。

  internet与lnterne的区别： internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络，在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
               Internet(因特网)则是一个专用名词，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计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

2.2 因特网发展的三个阶段

  $★$ 因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider)：
    1. 普通用户通过ISP接入因特网；
    2. ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备；
    3. 任何机构和个人只要向ISP缴纳规定的费用，就可以从ISP得到所需要的IP地址，因为因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信；
    4. 我国主要的ISP有中国电信、中国移动、中国联通。

  $★$ 基于ISP的三层结构的因特网：
    1. 最高级别的第一层的ISP的服务面积最大，第一层ISP通常也被称为因特网主干网，一般都能够覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备,第一层ISP之间直接互联；
    2. 第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户，通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数第一层ISP相连接；
    3. 第三层ISP又称为本地ISP，是第二层ISP的用户，且只拥有本地范围的网络，一般的校园网或企业网以及住宅用户和无线移动用户都是第三层ISP的用户。

2.3 因特网的标准化工作

  $\diamond$ 因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。
  $\diamond$ 因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众。
    $\circ$ 因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载；(http://www.ietf.org/rfc.html)
    $\circ$ 任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。
  $\diamond$ 因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。
    $\circ$ 因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发；
    $\circ$ 因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化；
    $\circ$ 因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。
  $\diamond$ 制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段：
    (1）因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)
    (2）建议标准(从这个阶段开始就成为RFC文档)
    (3）草案标准
    (4）因特网标准

2.4 因特网的组成

  边缘部分： 由所有连接在因特网上的主机组成。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)。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，是网络核心部分最重要的功能。

2.5 课后练习

  1. 因特网的前身是1969年创建的第一个分组交换网( D )
    A. internet  B. Internet  C. NSFNET  D. ARPANET
   分析： 1969从单个网络ARPANET向互联网发展，1985逐步建成三级结构的因特网，1993逐步形成了多层次ISP结构的因特网。

  2. 因特网采用的核心技术是( A )
    A. TCP/IP  B. 局域网技术  C. 远程通信技术  D. 光纤技术
   分析： Internet(因特网)则是一个专用名词，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计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。