计算机网络概述（上）

Posted 2021-08-02 桃陉

目录

• • 1.计算机网络基本概念
  • • 1.1对计算机网络的认识
    • • 1.1.1计网定义
      • 1.1.2交换网络（Internet）
    • 1.2对协议的认识
    • • 1.2.1协议定义
      • 1.2.2组成协议三要素
      • 1.2.3协议的重要性
  • 2.计算机网络的结构
  • • 2.1计网结构
    • • 2.1.1组成成分
      • 2.1.2具体介绍
    • 2.2Internet结构

1.计算机网络基本概念

1.1对计算机网络的认识

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计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物。计算机网络就是一种通信网络。

硬件（主机、路由器、通信链路等）是计算机网络的基础。

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1.1.1计网定义

计算机网络就是互连（无主从关系）的、自治（互联互通）的计算机集合。

计算机的主机之间通过通信链路实现互连互通。但是当距离过远或者数量过大时，为了继续保持互连，需要通过交换网络来互连主机。交换网络就是由我们常见的路由器或者交换机组成的一个整体，这些作为交换结点与计算机相连。

1.1.2交换网络（Internet）

组成细节

ISP(Internet Service Provider)是网络互连的“网络之网络”，也是全球最大的互连网络。

数以百计的互连的计算机设备集合：主机（端系统），可以运行各种网络应用

通信链路：光纤、铜缆、无线电、卫星…

分组交换：转发分组（数据包），由路由器和交换机组成。

1.2对协议的认识

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协议是计算机网络有序运行的重要保证。

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1.2.1协议定义

计算机网络中的数据交换必须遵循事先约定好的规则——协议。否则就像交通系统中只修了路，但是没有制定交通规则，那么交通有很大概率会瘫痪！

网络协议（network protocol），简称协议，是为进行网络中数据交换而建立的规则、标准或约定。

协议规定了通信实体间所交换的信息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的“动作”。

1.2.2组成协议三要素

（1）语法（Syntax）----交换信息的格式（当格式不明确时，很难进行信息解读）
–>数据与控制信息的结构或格式
–>信号电平（底层信息）

（2）语义（Semantics）----按照规定格式交流
–>需要发出何种控制信息
–>完成何种动作以及做出何种响应
–>差错控制

（3）时序（Timing）----交流双方之间的一些规定
–>时间顺序
–>速度匹配

1.2.3协议的重要性

（1）协议规范了网络中所有信息发送和接收的过程。比如说：TCP、IP、HTTP等

（2）学习网络的重要内容之一。

（3）网络创新的表现形式之一。比如说物联网，传感器网络都需要设计新的协议。

（4）Internet协议标准：大量的协议都是以RFC（Request for Comments）的文档存在的。这些文档由IETE（互联网工程任务组）进行管理。

2.计算机网络的结构

2.1计网结构

2.1.1组成成分

(1)网络边缘：所有的主机，它们会运行各种网络应用。
(2)接入网络（物理介质）：连接其他的网络部分，包括有线或无线通信链路。
(3)网络核心（核心网络）：网络的中继路由设备（或分组转发设备）构成。

2.1.2具体介绍

网络边缘

由主机（端系统）构成，位于“网络边缘”因而得名，平时运行网络应用程序比如Web、email

两个应用模型：
【1】客户\\服务器（client/sever）应用模型：客户发送请求，接收服务器响应，比如说：Web应用，文件传输FTP应用。
【2】对等（peer-peer，P2P）应用模型：这个就比较常见了，它没有（或者不依赖）专用服务器，而且通信在对等的实体之间直接进行，比如说：QQ。

接入网络

网络边缘与网络核心之间的连接。可以大概分为三类：住宅（家庭）接入网络、机构接入网络（学校、企业等）、移动接入网络。

几个常见例子：
家庭接入网络：
【1】数字用户线路（DSL）—独占：

（1）利用已有的电话线连接中心局的DSLAM：数据通信通过DSL电话线接入Internet；语音（电话）通过DSL电话线接入电话网，实现数音分离。
（2）上下行传输速率不同：＜2.5Mbps上行传输速率（典型速率＜1Mbps），＜24Mbps下行传输速率（典型速率＜10），上行传输速率指得是从家发送到中心局，下行传输速率指的是从中心局发送回家，比如说下载。
【2】电缆网络—共享：

（1）频分多路复用：在不同的频带（载波）上传输不同频道。
（2）HFC：混合光纤同轴电缆，也是非对称的上下行传输速率不同。下行高达30Mbps，上行为2Mbps。
（3）各家庭（设备）通过电缆网络->光纤接入ISP路由器，各家庭共享家庭至电缆头端的接入网络，所以使用的用户越多，速率就会降低。
【3】典型家庭网络的接入（现在）：

机构（企业）接入网络：

端系统通常直接连接以太网交换机（switch），主要用于公司、高校、企业等组织机构。
无线接入网络：
通过共享的无线接入网络连接端系统和路由器
【1】无线区域网（LANs）：同一建筑物内（30m）。
【2】广域无线接入：通过电信运营商（蜂窝网），接入范围在几十公里。

网络核心

互联的路由器网络，网络核心的关键功能：路由+转发。路由是确定分组从源到目的的传输路径，转发是将分组从路由器的输入端口交换值正确的输出端口。

2.2Internet结构

很多网络互连构成的一个大的全球性网络。首先端系统通过接入ISP（access ISP）连接到Internet。然后接入ISP进一步互连。

“一级商业ISP”（网通、电信），提供国家或国际范围的覆盖。

内容提供商网络（google）：私有网络，连接其数据中心与Internet，通常绕过一级ISP和区域ISP。