计算机网络基础
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机网络基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
目录
一、计算机网络基础
1、计算机网络概述
（1）计算机网络的定义
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备， 通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源
共享和信息传递的计算机系统
注意:计算机网络的实质是计算机技术和通信技术的结合。
（2）计算机网络的发展
发展历程
自从计算机网络出现以后，它的发展速度与应用的广泛程度十分惊人。纵观计算机网络的发展，其大致经历了以下四个阶段：
诞生阶段
形成阶段
互联互通阶段
高速网络技术阶段
（3）计算机网络的功能
资源共享（硬件、软件、数据资源）
集中管理
实现分布式处理
负荷均衡
提高可靠性和可用性
（4）计算机网络的分类
-
按覆盖的地理范围分类
1）局域网（Local Area Network，LAN） 。局域网地理范围一般是几百米到 10km 之内，
属于小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个园区内等。局域网的组建简单、 灵活、使用方便。
2）城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 。城域网地理范围可从几十公里到上百公里，覆盖一个地市或地区，是一种中等形式的网络。
3）广域网（Wide Area Network，WAN） 。广域网地理范围一般在几千公里左右，属于大范围连网。如几个城市，一个或几个国家，是网络系统中最大型的网络，能实现大范围的资源共享，如 Internet。 -
按传输速率分类
网络的传输速率有快有慢，传输速率快的称高速网，传输速率慢的称低速网。 -
按传输介质划分 传输介质是指数据传输系统中发送装置和接收装置间的物理媒介， 按其物理形态可以划分为有线和无线两大类。
传输介质：
1）双绞线：双绞线是把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，形成有规则的螺旋形介质，由 1 对线作为一条通信线路，计算机网络中常用的是由 4 对双绞线构成的双绞线电缆。 双绞线是一种广泛使用的通信传输介质， 可以传输模拟信号，既 也可以传输数字信号。
注意：
①双绞线理论传输距离 100m
②双绞线接口：RJ-45
③屏蔽双绞线的性能优于非屏蔽双绞线2）同轴电缆：同轴电缆是由一根空心的圆柱导体围绕着单根内导体构成的。内导体为实芯或多芯硬质铜线电缆，外导体为硬金属或金属网，内、外导体之间有绝缘材料。
3）光纤网则是以光作为传递方式的介质，它完全不受电波干扰。
光纤的优点：
①频带较少干扰，不容量被窃听，通信容量大
②电磁绝缘性好。光纤电缆中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影响，
而且本身也不向外辐射信号，因此它适用于长距离的信息传输及要求高度安全的场合。
③衰减较小。可以说在较长距离和范围内信号会是一个常数。
④中继器的间隔较大，因此能减少整个通道中中继器的数目，可降低成本。
⑤光纤无串扰和截取数据，因而安全保密性好。
4）无线传输介质：当通信距离很远时，铺设电缆既昂贵又费时，就要用到无线传输。无线传输主要有地面微波接力通信和卫星通信。
-
按网络交换方式分类
1）线路交换（电路交换） 通过建立连接的方式进行通信，最早出现在电话系统中，早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据。
2）报文交换：采用存储-转发的方式进行通信，不需要建立连接。当通信时，源机发送的报文被存储在交换机中，交换机根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文。
3）分组交换：也是采用存储-转发方式进行通信，只是它不是以整个报文作为传输基本单位，而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为基本单位进行传输。 -
按服务方式分类
1）客户机/服务器网络。服务器是指专门提供服务的高性能计算机，客户机指用户计算机。服务器提供服务和资源，客户机请求服务和资源。
2）对等网。共享彼此的信息资源和硬件资源，既可以作服务器，又可以作客户机。 -
其他分类方式
1）按拓扑结构分类：总线型结构，星型结构，环型结构，树型结构和网状型结构。
2）按计算机网络的用途分类：公用网和专用网
3）按通信方式分类：点对点网络和广播式网络。
点对点：星型网，环型网
广播式：无线网，总线型
4）按网络逻辑形成分类：通信子网和资源子网
通信子网：通信控制和通信处理
资源子网：负责数据处理
（5）中国计算机骨干网
中国四大骨干网是指中国的四大互联网骨干网，包括中国科技网（CSTNET)、中国公用计算机互联网（CHINANET)、中国教育和科研计算机网(CERNET)、中国金桥信息网( CHINAGBN)。
中国公用计算机互联网(CHINANET）
中国科技网(CSTNET)（中国科学技术网)
中国教育和科研计算机网(CERNET）
中国金桥信息网(CHINAGBN）
注意:
三金工程即“金桥工程”、“金卡工程”“金关工程”。
2、计算机基础常识
（1）计算机通信常识
1）信道：信道分为有线信道和无线信道
有三种交互方式：
①单工
②半双工
③全双工
2）信号：信号分为模拟信号和数据信号
模拟信号（A） 连续信号，单位 HZ
通信指标：带宽
数字信号（D） 离散信号，单位 bps（比特每秒）
通信指标：传输速率（有效性）和误码率（可靠性）
3）数据传输方式：数据传输方式分为基带传输和频带传输
基带：适用于近距离，在数据通信中，由计算机或终端等数字设备直接发出的二进制数字信号形式称为方波，即"1"或"0" 分别用高(或低)电平或低(或高)电平表示，人们把方 ，波固有的频带称为基带(由消息直接转换成的未经调制变换的信号所占的频带，理论上基带信号的频谱是从 0 到无穷大)，方波电信号称为基带信号。
频带：适用于远距离，频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有较高频率范围的模拟信号（称为频带信号） 再将这种频带信号在模拟信道中传输。
（2）拓扑结构
计算机网络的拓扑采用从图论演变而来的“拓扑”的方法，即抛开网络中的具体设备，将服务器、工作站、打印机以及大容量的外存等网络单元抽象为一个“点”(结点)，将网络中的连接线路抽象为“线”，这样一个计算机网络系统就形成了点和线的几何图形，从而抽象出计算机网络系统的具体的结构。
计算机网络中常用的拓扑结构有总线型，星型，环型，树型和网状型。
1）总线型
①共享通路，双向传输功能
②主要用于局域网
③安装简单，成本低
④总线损坏，整个网络瘫痪
2）星型
①采用集线器（HUB）作为中央结点
②结构简单，费用低
③局域网大都采用这种方式
④对中央结点依赖性强，中央结点故障，整个网络瘫痪
3）树型
①"根"向上的树，根就是根节点
②用于层次分明的部门
③容量扩展，结构简单
④根结点发生故障，整个网络瘫痪
⑤信息单级传递，响应速度慢
4）环型
①信息单方向绕环传送
②结构简单，安装方便
③一个结点故障，整个网络瘫痪
5）网状型
①主要用于广域网
②两个结点之间的通路不唯一
③可靠性高，成本也高
（3）网络系统的组成
计算机网络在物理结构上分为：网络硬件和网络软件。
网络硬件一般由客户/服务器，传输介质，网络连接设备组成。
网络软件一般由网络操作系统，协议软件，应用软件组成。
1）网络硬件系统—连接设备
网络适配器
也称网卡（NIC)，工作于数据链路层。是将计算机连接到计算机网络的硬件组件。
有线网卡:RJ-45
无线网卡:IEEE802.11协议
调制解调器也称光猫,英文Modem,工作于物理层。实现数据和模拟信号的相互转换。调制(D→A)，解调(A→D)。
中继器
英文Repeater，工作于物理层，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。
集线器
英文 HUB，工作于物理层，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
交换机
英文Switch，工作于数据链路层，交换机 （Switch）意为“开关”是一种用于电（光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。
路由器
英文Router，工作于网络层，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。
物理层:中继器，集线器
数据链路层:网桥，交换机
网络层:路由器
2）网络软件系统―网络操作系统
网络操作系统（英文:Network operating system，简称: NOS）是管理计算机网络资源的系统软件，是网络用户与计算机网络之间的接口。
微软的网络操作系统主要有: Windows NT 4.0Server、 Windows 2000 Server/Advance Server,以及最新的 Windows 2003 Server/Advance Server等。(总结起来就是Windows Server系列)
除此还有:NetWare类，Unix系（美国）统，Linux（芬兰）
（4）局域网技术
局域网通常可划分为网络硬件系统和网络软件系两大部分， 所涉及的网络组件主要有服务器，工作站，通信设备和软件系统等。
局域网的特点:
①范围小
②速率快
③结构简单，组网灵活
④一般采用专用线路，安全性高
1）传输的拓扑结构
局域网常用的拓扑结构有星型，环型，总线型和树型，其中局域网常使用的是星型。
2）传输介质
局域网常用的传输介质有双绞线，同轴电缆，光纤，其中局域网常使用的是双绞线。
3）介质访问控制方法
常用:CSMA/CD（载波侦听，冲突检测技术)
在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
其原理简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。
3、体系结构
相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。为了设计这种复杂的计算机网络，早在最初的网络设计时即提出了分层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题。
为了解决计算机类型，通信线路类型，连接方式、通信方式等的不同，导致网络结点的通信有很大的不便。为了解决这些问题，必然涉及体系结构的设计和制定生产各网络设备的厂商共同遵守的标准等问题，也就是计算机网络体系结构和协议问题。
（1）OSI七层
OSI（开放式系统互联参考模型)是由ISO（国际标准化组织)制定的标准化开放式的计算机网络层次结构模型。又叫OSI/RM，共分为七层。
应用层 (最高层)
表示层
会话层
传输层
网络层
数据链路层
物理层 （最低层）
物数网传会表应
1）物理层
物理层定义了物理接口标准，传输比特流
2）数据链路层
数据链路层根据MAC地址负责相邻节点之间可靠的传输，传输比特帧
3)网络层
网络层根据网络地址(IP地址)在实体之间建立网络连接，选择路由，传输数据分组（数据包)。
4）传输层
负责端到端错误的检查与修复，传输数据段。
5)会话层
建立起两端的会话关系，并负责数据的传送。传输报文。
6）表示层
角军决数据格式不同的问题，传输报文
7）应用层
应用层规定了用户应用的规则和做什么，传输应用数据。
（2）网络通信协议
计算机之间进行通信时，必需使用一种双方都能理解的语言，这种语言称为“协议”。协议是指计算机之间通信时对传输信息内容的理解、信息表示以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定。
协议三要素:语法，语义和定时（时序)。
语法:涉及数据、控制信息格式、编码及信号电平等，即解决如何进行通信的问题，如报文中内容的顺序和形式。
语义:涉及用于协调和差错处理的控制信息，即解决在哪个层次上定义的通信及内容，如报文由哪些部分组成，哪些部分用于控制数据，哪些部分是通信内容。
定时:涉及速度匹配和排序等，即解决何时进行通信、通信的内容先后及通信速度等。
（3）TCP/IP协议四层
TCP/IP协议是Internet最基本的协议。由于OSI七层制定慢，制定不太完美，所以随着Internet 的普及，TCP/IP协议成了实际上的协议标准。
TCP/IP分为四层:分别是网络接口层，网络层，传输层和应用层。
应用层
HTTP:超文本传输协议
FTP:文件传输协议
Telnet:远程终端协议
DNS:域名解析服务
SMTP:简单邮件传输协议
POP3:邮局协议
SNMP:简单网络管理协议
传输层
TCP:传输控制协议（建立连接可靠，3次握手）
UDP:用户数据报协议网络层（不建立链接不可靠）
lP:网络互联协议
ARP:地址解析协议
RARP:反向地址解析协议
网络层
lP:网络互联协议
ARP:地址解析协议
RARP:反向地址解析协议
网络接口层
常见端口号（标识服务，标识应用）
计算机网络基础-1-概述
概述
一、计算机网络概述
计算机网络基础的学习目的：掌握计算机网络通信的基础知识，包括数据通信技术、网络体系结构、网络协议和服务、Internet协议集以及应用。
计算机网络基础的学习框架：
计算机网络概述：21世纪的一些重要特征是数字化、网路化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。
三网融合：电信网络：提供电话、电报及传真等服务；
有线电视网络：向用户传送各种电视节目；
计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件(发展最快并起到核心作用)
网络的两个重要基本特点：连通性：使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样
共享：指资源共享。资源共享的含义是多方面的，可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。
网络把许多计算机连接在一起，与网络相连的计算机常称为主机。互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。
互连网(internet)，以小写字母‘ i ’开头，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。
互联网(Internet,因特网)，以大写字母‘ I ’开头，是一个专有名词，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
计算机网络发展阶段：第一阶段：从单个网络ARPANENT向互联网发展的过程。
第二阶段：建成了三级结构的互联网
第三阶段：逐渐形成多层次ISP结构的互联网
二、互联网组成及分组交换
概述：
互联网组成：边缘部分和核心部分。
边缘部分中：端到端的两种通信方式。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，用来通信和资源共享。
核心部分中：路由器的分组交换。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。
边缘部分：
端系统：处于互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称端系统。
端系统的两种通信方式：客户服务器方式(C/S方式)，即Client/Server方式
客户和服务器都是只通信中所涉及的两个应用进程，描述的是进程之间服务与被服务的关系。客户
服务是请求方，服务器是服务提供方。服务请求方和提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。
对等方式(P2P方式)，即Peer-to-Peer方式
对等连接是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务的请求方还是服务提供方，只要两个主机
都运行了对等连接软件，它们就可以进行平等的、对等的连接通信。对等连接方式从本质上看仍然是
使用客服服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。
核心部分：
网络核心部分是互联网中最复杂的的部分。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
都能向其他主机通信。
主机与路由器的区别：主机：为用户进行信息处理，并向网络发送分组，或者从网络接收分组。
路由器：是实现分组交换的关键构件，其任务是对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。
数据的三种交换方式：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。
电路交换： 电路交换以电路连接为目的的交换方式，是早期电话通信最常用的一种方式，在通信过程中，两个用户始终占用端到端的通信资源，
线路传输效率低。
电路交换必定是面向连接的，电路交换的三个阶段：建立连接，通信，释放连接。
电路连接不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性。
分组交换：分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储-转发交换方式。每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
储存-转发：路由器收到一个分组，先暂时存储下来，再检查其首部，检查转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发
出去。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的储存
转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
分组交换是计算机通信所采用的方式，具有以下优点：
高效：在分组传输过程中动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用的
灵活：为每一个分组独立地选择最合适的转发路由
迅速：以分组作为传送单位，可以先不建立连接就能向其他主机发送分组
可靠：保证可靠性的网络协议
分组交换也会有缺点：分组在各个结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延；分组必学携带首部，也造成了一定开销。
报文交换：电报通信也采用了基于存储-转发(人工进行)原理的报文交换，报文交换时延很长，从几分钟到几小时不等
三种交换方式的比较：
三、计算机网络性能指标
1.速率
速率是计算机网络中最重要的的一个性能指标，指的是数据的传送速率，也称数据率或比特率。单位bit/s、Kbit/s、Mbit/s等
2.带宽
“带宽”本来是指信号具有的频率宽度，其单位是赫。在计算机网络中，带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。表示
在单位时间内网络中的某信道所能通过的"最高数据率"，单位是bit/s。
3.吞吐量
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络或信道的数据量。更经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到
底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络带宽或网络的额定速率的限制。
4.时延
时延，也称延迟或迟延，是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。网络中的时延有四个部分组成：
发送时延：也称传输时延，发送数据时，数据帧从结点进入到传输媒体所需要的时间，从发送数据帧的第一个比特开始算，
到该数据帧的最后一个比特发送完毕所需要的时间。
传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间
处理时延：主机或路由器在收到分组时，为处理分组(解析首部、提取数据、差错检验或查找路由等)所花费的时间。
排队时延：分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经过的的时延。排队时延往往取决于网络中当时的通信量
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
5.时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
6.往返时间RRT
互联网上的信息不仅仅是单方向传输，而是双向交互的，因此，有时很需要知道双向交互一次所需要的时间。往返时间表
示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时
延以及转发数据时的发送时延。
ping命令可以测试往返时间。
7.利用率
利用率分为信道利用率和网络利用率。
信道利用率：指出某信道有百分之几的时间是被利用的。完全空闲的信道的利用率是0。
网络利用率：则是全网络的信道利用率的加权平均值
信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延就迅速增加。
四、计算机网络体系结构
计算机网络系统在设计之初，通过分层的方式让计算机网络系统结构清晰、简化设计与实现、便于更新与维护和较强的独立性和适应性。
协议数据单元(PDU)：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元。PDU由协议控制单元(协议头或者首部)和数据组成
封装与拆封：下层把上层的PDU作为本层的数据，然后加入本层的协议首部(和尾部)加以封装，形成本层的PDU。(拆封同理)
网络协议：计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的的规则，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议
两种标准：计算机网络的体系结构是计算机网络各层及其协议的集合，有两种国际标准：OSI/RM模型、TCP/IP模型
五、计算机网络的类别
计算机网络的定义：计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。
这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。它以资源共享为目的
而连接起来的主机的集合。
计算机网络的类别：按照网络的作用范围分类：1.广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。
2.城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为 5 ~ 50 公里。
以上是关于计算机网络基础的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章