计算机网络简介

一.什么是因特网

在了解计算机网络之前，我们先要搞懂什么是因特网以及一些简单的概念。

1,描述

因特网就是一个连接了世界上数以亿计的计算设备的网络，计算设备通过网络中的通信链路和分组交换机连接到一起。

2.协议

一个协议定义了在两个或多个通信实体之间减缓的报文格式和次序，以及在报文传输和/或接收其他事件方面所采取的动作。

二.网络边缘

    a,客户机与服务器程序:简而言之客户机是运行在一个端系统上负责发出请求的程序，而服务器就是运行在另一个端系统上负责接收请求并处理的程序。

    b.接入网：就是端系统连接到边缘路由器的物理链路。边缘路由器就是端系统连接到网络上的第一个路由器.具体来讲，接入网还分为住宅接入，公司接入和无线接入，

          住宅接入：就是正常家庭连入互联网的方式，通常是通过普通的模拟电话线用调制解调器与住宅ISP相连，调制解调器就是将PC输出的数字信号转换成模拟信号

                           的设备，通常住宅接入有两种常见的类型：数字用户线（DSL）和混合光纤同轴电缆（HFC），其中美国和加拿大大约60%是HFC其余的是DSL，其

                           他国家DSL占主导地位，这里要知道DSL是独享链路的，而HFC则是共享链路的；

         公司接入：现在公司大多数使用的是局域网（LAN），使用以太网技术来介入网络

         无线接入：局域无线网一般以几十米半径内的基站进行传输/接收数据，而广域无限网则是以基站数万米为半径来发送和接收数据，就是我们现在所说的3G,4G等。

三.网络核心

1.电路交换和分组交换

            通过网络链路和交换机移动数据有两种方法：电路交换和分组交换，在电路交换网络中，沿着端系统通信路径，为端系统之间通信所提供的资源会被预留。在分组交换

中这些资源则不会被预留，这就导致线路拥挤的时候不得不等待；

           a:电路交换

           =


          如上图，显示了一个电路交换网络，用了四条链路连接了四个交换机，这些链路每条都有N条链路，因此支持N条链路连接，当两台主机

互联时，该网络在两个主机之间创建一个专用的端到端的连接，因为该条链路支持N条链路连接，所以这个专用的连接获得这条链路带宽的1/n.

        b.分组交换

        各个应用程序相互之间需要通信，为了完成通信，就需要互相之间发送报文，报文严格按照协议的规定来制定，报文可以执行一种控制功能，

能够包含各种数据，在计算机网络中，源主机会把报文切割成更小的数据块，称为分组，每个分组都通过通信链路和分组交换机在通信链路上传

输，多组交换机在链路上的输入端使用存储转发传输机制，必须接收到整个分组以后才能发送该分组；

        c:比较

        1.电路交换每个用户是独占宽带的1/n所以不存在分组交换中的各种时延，但是当通信链路十分拥挤时，用户就不得不等待建立连接；

        2.电路交换一旦两个用户建立起了一条通信连接，那么这条连接便是稳定的，用户可以随时在这条链路上传输信息而不用担心丢失，实时性和

可靠性强，同时由于都是独占的一条链路，当不发送数据时，就会造成链路的浪费；

        3.分组交换因为不是专享的网络，所以尽管通信链路上十分拥挤，用户依然可以发送分组，而电路交换则需要等待，但是相对的分组交换的时延也会加长；

        4.分组交换不是独占任何一条链路，采用尽力而为的方式发送分组，提高了通信链路的利用率，对整个网络来说是有好处的；

四.分组交换中的时延，丢包和吞吐量

1.时延

        a.处理时延

         当分组到达一个交换机的时候，交换机会对这个分组的首部进行检查，同时还要决定这个分组接下来发送到哪一个路由器，进行这些操作的时间

就是处理时延；

         b.排队时延

         当分组到达一个交换机的时候，如果前面还有其他的分组，那么这个分组就必须等待前面的分组发送完成后才能被发送，如果前面没有其他分组的

话，那么排队时延为0；

          c.传输时延

          当一个分组全部到达时路由器就需要将这个分组全部推到链路上去，而这个分组的最后一个比特必须等待前面所有的比特全部传输完成后才能传输，

这个等待的时间就是传输时延；

         d.传播时延

          传播时延就是分组在链路上传输的时间了，相当于你需要从上海通过高速到北京，其中假设高速路上不存在收费站等，那么你从上海到达北京的时

间，就相当于传播时延；

2.丢包

          假设你到一个餐馆吃饭，但是发现餐馆里面已经坐满了人，而且队伍排到了你无法等待的长度，这个时候你只有换一家餐馆吃了，同理，排在一

条链路上的队列不是无限的，当排队的容量已经满了，那么后来的分组应为没有地方存储以后就会被丢弃，这个过程就叫做丢包；

3.吞吐量

           吞吐量即单位时间内传输数据的大小，一条端到端的吞吐量取决于这条连接上所有链路中速率最小的那条链路即瓶颈链路，目前对吞吐量的限制因素

通常是接入网；

五.协议层次

        为了给网络上众多的协议设计一个结构方便使用，设计者采用了分层的方式来组织这些协议，上一层的协议直接调用下一层的协议而无须知道下一层是

如何实现的。

        1.应用层

         顾名思义，应用层就是网络上的应用程序使用的应用层协议留存的地方，包括邮件协议SMTP，web的HTTP协议，发送文件的FTP协议，以及域名解析

DNS协议等，位于应用层的信息称之为报文；

         2.运输层

         运输层提供了在两个应用程序端点之间传送应用层报文的服务，运输层协议主要有两个，UDP和TCP，TCP提供面向连接的服务，UDP则提供无连接的

服务；

         3.网络层

          网络层负责将数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机，自重就包括了著名的IP协议和一些选路协议；

         4.链路层

          因特网的网络层通过一系列路由器在源和目的地之间发送分组，为了将分组从一个节点移动到路径上的另一个节点，网络层必须依靠链路层的服务，其中

包括以太网，wifi，点对点协议等；

          5.物理层

          链路层的任务是将整个帧从一个网络元素移动到临近的网络元素，而物理层的任务是将该帧中的一个一个比特从一个节点移动到下一个节点；