计算机网络(第8版)笔记

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时间戳——2021.10.09（2h）

1.1 计算机网络在信息时代的作用

1. 21世纪的一些重要特征：数字化、网络化、信息化
2. 21世纪，是一个以网络为核心的信息时代
3. 三大网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络
4. 电信网络最初的作用：向用户提供电话、电报以及传真等服务（打电话、发电报传真）
5. 有线电视网络最初的作用：向用户传送各种电视节目（看电视）
6. 计算机网络最初的作用：使用户能够在计算机之间传送数据文件（资源共享）
7. 随着技术的发展，逐渐【三网融合】（经济利益和行政管辖权）
8. 计算机网络的代表：Internet
9. Internet的发展：科研网络—》商业网络
10. Internet的地位：当今全球最大和最重要的计算机网络
11. Internet的中文译名：因特网、互联网(简称：上网的”网“)
12. Internet【因特网】【互联网】【上网的网】是：由数量极大的各种计算机网络互连起来的，注意：它是覆盖全球的
13. 局部范围内互连起来的计算机网络，只能称为互连网（注意：是连接的连）
14. 互联网的两个基本特点：连通性和共享
15. 不止计算机网络具有连通性，电信网络也具有连通性，不过互联网具有虚拟的特点。（例如：当你从互联网上收到一封电子邮件时，你可能无法知道对方是谁，也无法知道发信人的地点）
16. 所谓共享就是资源共享，包括信息共享、软硬件的共享。（例如：用户可以从网络上的服务器里读取下载各种资源）
17. 互联网+，它的意思是：互联网+各个传统行业

1.2.1 互联网概述——网络的网络

起源于美国的互联网，现已经发展为世界上最大最重要的覆盖全球的计算机网络！！！

注意：全球的计算机网络互连起来是互联网

注意：局部的计算机网络互连起来是互连网

1. 网络往往是计算机网络的简称

2. 计算机网络（简称网络）：由若干节点（node）和连接这些节点的链路（link）组成

3. 网络的节点可以是：计算机、集线器、交换机、路由器

4. 互连网：多个网络（计算机网络）通过路由器连接起来的网络，称为互连网，也就是网络的网络（也可以说是：计算机网络的计算机网络）

5. 可以用朵云，标识一个网络。这样可以先不考虑每一个网络中的细节，而可以集中精力讨论与这个互连网有关的一些问题。

6. 习惯上：与网络相连的计算机称为主机（host）、路由器是一种特殊的计算机（有中央处理器、存储器、操作系统），不能称为主机

7. 综上：

   （1）网络把许多计算机连接在一起
   （2）而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起
   （3）与网络相连的计算机常称为主机

8. 与网络相连的计算机、智能手机、智能电视机，也是计算机网络上(网络)的主机。

9. 因此：计算机网络(网络)---->局部组合后称为互连网(网络的网络)

   ​ ---->全球最大组合后称为互联网(Internet/因特网/上网的网)

10. 注意：计算机网络简称网络，互连网是网络的网络，互联网也是网络的网络，不过互联网的范围是全球性的罢了，所以说互联网不过是一种特殊的互连网，特殊在范围最大！！！

1.2.2 互联网概述——互连网基础结构发展的三个阶段

1. 第一阶段：单个网络ARPANET向互连网发展

2. ARPANET是1969年美国国防部创建的第一个分组交换网络

3. 1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议

4. 互联网的前身是ARPANET

5. 注意：

   （1）internet（互连网），是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络

   （2）Internet（互联网），是一个专用名词，特指当前世界上最大的、最重要的、最开放的、由众多网络互连而成的特定互连网，也就是互联网

6. 互连网可以不遵循TCP/IP协议族，而互联网必须要遵循TCP/IP协议簇

7. 第二阶段的特点是：建成了三级结构的互联网

8. 1985年NSF建设的NSFNET，是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网、校园网（企业网）

9. 第三阶段的特点是：形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网

10. 1993年，出现了ISP（互联网服务提供者/互联网服务提供商）

11. 我国著名ISP：中国电信、中国联通、中国移动

12. 所谓上网，就是向某ISP租赁IP地址接入互联网

13. 根据提供服务的覆盖范围以及又有的IP地址数目的不同，ISP可以分为主干ISP、地区ISP、本地ISP

14. 下图给出了主机A经过许多不同层次的ISP与主机B通信的示意图：

15. 如何更快地分组转发报文，互联网交换点IXP应运而生

16. 互联网交换点IXP的作用：就是允许两个网络直接相连并分组交换，而不需要再通过第三个网络来分组转发（例如主机A和主机B的分组交换时，可以不再通过最上层的主干ISP，而是直接通过两个地区ISP对等地交换分组）

17. 欧洲原子核研究组织CERN开发地万维网WWW

1.2.3 互联网概述——互联网的标准化工作

1. RFC：请求评论
2. 略。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

时间戳——2021.10.10（2.5h）

1.3 互联网的组成

1. 互联网的拓扑可以划分为两大块：边缘部分和核心部分

2. 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）（用户可以进行通信和资源共享）

3. 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）

4. 边缘部分和核心部分示意图，如下图所示：

5. 以下都在讨论这两部分的作用和工作方式

1.3.1 互联网的组成——互联网的边缘部分

1. 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。也就是说，处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机。

2. 处在互联网边缘部分的主机称为端系统（端就是末端的意思，也就是互联网的末端）

3. 边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息

4. **计算机之间通信：**主机A和主机B进行通信，实际上是指“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的某个程序进行通信”，由于进程就是运行着的程序，所以也是指“主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信”，严格来说，是指“计算机之间通信”。

5. 注意：计算机通信的对象是应用层中的应用程序

6. 网络边缘的端系统：边缘部分的所以主机

7. 网络边缘的端系统之间的通信方式可以分为两大类：客户-服务器方式（客户/服务器）（Client/Server）（C/S）、对等方式（P2P）

8. 客户-服务器方式

   • B/S方式是C/S方式的一种特例

   • C/S的例子：上网发送邮件、网站上查资料

   • 客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用程序，因为计算机通信的对象是应用层中的应用程序

   • 客户-服务器方式：所描述的是进程之间服务和被服务的关系

9. 如下图：主机A运行客户程序而主机B运行服务器程序，在这种情况下，A是客户而B是服务器。客户A向服务器B发送请求服务，而服务器B向客户A提供服务。这里最重要的特征是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

10. 客户-服务器的特点：略

11. 注意：客户和服务器本来都指的是计算机进程（软件）。运行客户程序的是客户端/客户机，运行服务的程序的叫服务器段/服务器，使用计算机的人叫用户，而非客户。

12. 对等连接方式，英文是peer-to-peer，简写为P2P。

13. P2P方式，并不区分哪个是服务请求方和哪一个是服务提供方

14. 只要两台主机上都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的对等连接通信

15. 实际上，对等连接方式从本质上看仍然使用客户-服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户同时又是服务器。

1.3.2 互联网的组成——互联网的核心部分

1. 互联网的核心部分，需要向互联网边缘部分中的大量主机提供连通性（也就是主机间可以相互通信）

2. 核心部分起到特殊作用的是：路由器

3. 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

4. 路由器功能：转发收到的分组

5. 电路交换的特点：（一定是面向连接的）

   • N部电话两两相连，需要N(N-1)/2对线
   • 从通信资源分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路地资源
   • 这种必须经过“建立连接（占用通信资源）–>通话（一直占用通信资源）–>释放连接（归还通信资源）“三个步骤地交换方式称为电路交换
   • 电路交换的一个重要特点是：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
   • 当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低

6. 分组交换的主要特点：（也可以面向连接的，如X2.5/帧中继/ATM网络）

   • 分组交换采用存储转发技术，也就是把一个报文划分为几个分组后再进行传送。

   • 通常我们把要发送的整块数据称为一个报文，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段

   • 例如：每个数据段为1024bit，再每个一数据段前加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。

   • 分组又称为包，分组的首部又称为包头

   • 分组的首部/包头：含有一些必要的控制信息，如源目地址。

   • 分组/包是：互联网中传送的数据单元

   • 以分组为基本单位在网络上传输

7. 主机是用户进行信息处理的，路由器是用来转发分组的（也就是进行分组交换）

8. 路由器的存储转发行为：路由器收到一个分组后，先暂时存储以下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器，下一个路由器再进行存储转发行为，直到把分组交付到最终的目的主机。（没学过数通的，谁能一眼就看懂。幸好我学过。。。。）

   【更通俗的说：就是在存储查表转发】

9. 当我们讨论互联网核心部分的路由器存储转发分组的过程时候，我们往往把单个的网络（也就是一条线两个路由器）简化为一条链路，而路由器就成为了核心部分的节点。

10. 采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信过程中动态分配传输带宽的策略

11. 为了提供分组交换网络的可靠性，互联网的核心部分往往采用网状拓扑结构

12. 分组交换的主要优点：高效、灵活、迅速、可靠

13. 分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延

14. 分组必须要携带分组首部，也就是控制信息，这就造成了一定的开销

15. 电报通信采用了报文交换，分组交换就是根据该原理修改而来的

16. 如下图所示，归纳了三种交换方式

17. 若要连续传送大量的数据，且传送时间远远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率更快

18. 现如近，随着蜂窝移动通信的发展，无论是语音通信还是数据通信，都采用分组交换

1.4 计算机在我国的发展

人们把1983年作为因特网的诞生时间。

1. 最早着手建设专用计算机广域网的是铁道部
2. 1989年，我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行
   • 分组是：报文分割后加上控制信息的产物，也叫包
   • 加上的控制信息，我们称为分组的首部，也就包头
3. 1994年，我国正式连入互联网。
4. 中国教育和科研计算机网简称为CERNET
5. 在我国第一个实现IPv6的网络是CERNET2
6. 目前负责中国互联网相关管理工作的机构是：中国互联网信息中心CNNIC

1.5.1 计算机网络的类别——计算机网络的定义

略

1.5.2 计算机网络的类别——几种不同类别的计算机网络

1. 按照网络的作用范围进行分类
   • 广域网（WAN）（有时称为远程网）
   • 城域网（MAN）
   • 局域网（LAN）（有时称为校园网/企业网）
   • 个人区域网（PAN）（也成为WPAN，无线个人区域网）
2. 按照网络的使用者进行分类
   • 公用网（也称公众网）（向单位以外的人提供服务）
   • 专用网（不向单位以外的人提供服务）
3. 用来把用户接入到互联网的网络
   • 用来把用户接入到互联网的网络，就叫作接入网（AN）（又称为本地接入网，或居民接入网）
   • 接入网实际上就是本地ISP所拥有的网络

1.6.2 计算机网络的性能——计算机网络的非性能特征

略

时间戳——2021.12.13（3h）

1.7 计算机网络体系结构

在计算机网络的基本概念中：分层的体系结构（或架构）是最基本的概念。

1.7.1 计算机体系结构的形成

1. 早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的方法
2. 1974年，美国IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA（分层的方法制定的）
3. 国际标准化组织ISO于1977年，提出了开放系统互连基本参考模型ISO/RM，简称为OSI
4. 1983年形成了开发系统互连参考模型的正式文件，也就是著名的ISO 7498国际标准，也就是所谓的七层协议的体系架构
5. OSI只获得了一些理论研究的成果，互联网的TCP/IP早早地抢占了市场。
6. TCP/IP早于OSI出现
7. OSI是国际标准，而TCP/IP是非国际标准，但是它被称为事实上的国际标准
8. OSI标准只是一开始有ISO制定，后来由ISO和CCITT共同制定

1.7.2 协议与划分层次

1. 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。（简称为协议）
2. 网络协议的三要素：语法、语义、同步
   • 语法：数据与控制信息的结构或格式；（定义信息格式）
   • 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；（指定如何操作）
   • 同步：时间实现顺序的详细说明。
3. 网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分
4. 网络协议有两种形式：文字描述和代码程序
5. 分层的好处：
   • 各层之间是独立的
   • 灵活性好
   • 结构上可分割开
   • 易于实现和维护
   • 能促进标准化工作
6. 通常各层的功能主要有以下一些（包含一种或多种）
   • 差错控制
   • 流量控制
   • 分段和重装
   • 复用和分用
   • 连接建立和释放
7. 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构
8. 计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义
9. 体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正运行的计算机硬件和软件

1.7.3 具有五层协议体系结构

1. TCP/IP是一个四层体系的体系结构：应用层、运输层、网际层、链路层（网络接口层）（媒体接口层）（子网层）

2. TCP/IP的链路层，本身并没有具体的协议，使用的是各种局域网标准，由IEEE的下属工作组负责制定

3. 图示：

4. 以下研究理论上的五层体系结构，只是为了方便研究，而分为五层，【TCP/IP就是四层，OIS就是七层】

5. 应用层（协议数据单元PDU：报文）

   • 应用层是体系结构中的最高层
   • 应用层任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
   • 应用层协议：DNS、HTTP、SMTP、TELNET、FTP等
   • 应用层交互的数据单元称为：报文

6. 运输层（协议数据单元PDU：报文段/用户数据报）

   • 传输层任务：负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
   • 下层为上层提供服务
   • 传输层有复用和分用功能：复用是多个应用进程同时使用下面的传输层服务，而分用是传输层把收到的信息分别交付到上面应用层中的相应进程
   • 传输层主要使用两个协议：TCP传输控制协议（面向连接/可靠的）、UDP用户数据协议（无连接/不可靠的）
   • TCP的传输单元是：报文段
   • UDP的传输单元是：用户数据报

7. 网络层（协议数据单元PDU：数据报）

   • 网络层任务：为分组交换网络上的不同主机提供通信服务
   • 网络层把运输层产生的数据段或用户数据报封装称为分组或包，在这里分组也叫IP数据报，简称为数据报
   • 无论在哪一层传送的数据单元，都可笼统地用“分组”来表示
   • 网络层的具体任务：路由器计算生成转发表，路由器分组转发数据报
   • 互联网是由于大量的异构网络通过路由器相互连接起来的
   • 网络层协议：网际协议IP、各种路由选择协议
   • 网络层《=》网际层《=》IP层

8. 数据链路层（协议数据单元PDU：数据帧）

   • 数据链路层常简称为链路层
   • 在两个相邻节点传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点上传送数据帧
   • 每一个数据帧，包括数据和必要的控制信息
   • 控制信息：地址信息、同步信息、差错控制
   • 同步信息：使得接收端知道，一个帧是从哪个比特开始，哪个比特结束
   • 差错控制：接收端若检查到数据帧有错误，则丢弃

9. 物理层（协议数据单元PDU：比特）

   • 物理层上所传输的单位是比特
   • 传递信息所用的一些物理传输媒体，如双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道，并不在物理层协议之内，而是在物理层的下面（有人把下面的称为第0层）

10. TCP/IP是一个协议族，而不是单单的指TCP或IP

11. 如下图所示：应用进程的数据，在各层之间的传递过程中所经历的变化
    

12. 五层到四层，四层到三层，三层到两层，都在添加控制信息，不过三层到两层的时候，数据链路层把控制信息分成了两部分，一部分在首部，一部分在尾部

1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点

1. 实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
2. 协议：是控制两个对等实体（或多个实体），进行通信的规则的集合
3. 在协议的控制下：下层向上层提供服务，上层使用下层提供的服务
4. 协议的实现：保证了下层能够向上传提供服务
5. 上层在使用下层服务的时候，是看不到下次的协议的。也就是说下面的协议对上面的协议是透明的
6. 协议和服务的区别：
   • 协议是水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规则
   • 服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过接口提供的
7. 在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方，我们称为服务访问点SPA

略。。。。。。。。。。。

1.7.5 TCP/IP的体系结构

1. TCP/IP的体系结构只有四层

2. TCP/IP协议族和体系结构图示：

3. everything over IP、IP over everthing

4. 略。。。。。。。。。。。。。。

本章的重要概念

1. 计算机网络（可简称为网络）把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络连

接在一起，是网络的网络。

2. 以小写字母 开始的 internet （互连网）是通用名词，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（即通信规则）可以是任意的。

3. 以大写字母 开始的 Internet （互联网）是专用名词，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互连网，并采用 TCP/IP 协议族作为通信规

则，且其前身是美国的 ARPANET o Internet 的推荐译名是“因特网”，但很少被

使用。

4. 互联网现在采用存储转发的分组交换技术，以及三层 ISP 结构。
5. 互联网按工作方式可划分为边缘部分与核心部分。主机在网络的边缘部分，其作

用是进行信息处理。路由器在网络的核心部分，其作用是按存储转发方式进行分

组交换。

6. 计算机通信是计算机中的进程（即运行着的程序）之间的通信。计算机网络采用的

通信方式是客户服务器方式和对等连接方式（P2P 方式）。

7. 客户和服务器都是指通信中所涉及的应用进程。客户是服务请求方，服务器是服务

提供方。

8. 按作用范围的不同，计算机网络分为广域网 WAN、城域网 MAN、局域网 LAN

个人区域网 PAN

时间戳——2021.10.09（2h）

1.1 计算机网络在信息时代的作用

1. 21世纪的一些重要特征：数字化、网络化、信息化
2. 21世纪，是一个以网络为核心的信息时代
3. 三大网络：电信网络、有线电视网络、计算机网络
4. 电信网络最初的作用：向用户提供电话、电报以及传真等服务（打电话、发电报传真）
5. 有线电视网络最初的作用：向用户传送各种电视节目（看电视）
6. 计算机网络最初的作用：使用户能够在计算机之间传送数据文件（资源共享）
7. 随着技术的发展，逐渐【三网融合】（经济利益和行政管辖权）
8. 计算机网络的代表：Internet
9. Internet的发展：科研网络—》商业网络
10. Internet的地位：当今全球最大和最重要的计算机网络
11. Internet的中文译名：因特网、互联网(简称：上网的”网“)
12. Internet【因特网】【互联网】【上网的网】是：由数量极大的各种计算机网络互连起来的，注意：它是覆盖全球的
13. 局部范围内互连起来的计算机网络，只能称为互连网（注意：是连接的连）
14. 互联网的两个基本特点：连通性和共享
15. 不止计算机网络具有连通性，电信网络也具有连通性，不过互联网具有虚拟的特点。（例如：当你从互联网上收到一封电子邮件时，你可能无法知道对方是谁，也无法知道发信人的地点）
16. 所谓共享就是资源共享，包括信息共享、软硬件的共享。（例如：用户可以从网络上的服务器里读取下载各种资源）
17. 互联网+，它的意思是：互联网+各个传统行业

1.2.1 互联网概述——网络的网络

起源于美国的互联网，现已经发展为世界上最大最重要的覆盖全球的计算机网络！！！

注意：全球的计算机网络互连起来是互联网

注意：局部的计算机网络互连起来是互连网

1. 网络往往是计算机网络的简称

2. 计算机网络（简称网络）：由若干节点（node）和连接这些节点的链路（link）组成

3. 网络的节点可以是：计算机、集线器、交换机、路由器

4. 互连网：多个网络（计算机网络）通过路由器连接起来的网络，称为互连网，也就是网络的网络（也可以说是：计算机网络的计算机网络）

5. 可以用朵云，标识一个网络。这样可以先不考虑每一个网络中的细节，而可以集中精力讨论与这个互连网有关的一些问题。

6. 习惯上：与网络相连的计算机称为主机（host）、路由器是一种特殊的计算机（有中央处理器、存储器、操作系统），不能称为主机

7. 综上：

   （1）网络把许多计算机连接在一起
   （2）而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起
   （3）与网络相连的计算机常称为主机

8. 与网络相连的计算机、智能手机、智能电视机，也是计算机网络上(网络)的主机。

9. 因此：计算机网络(网络)---->局部组合后称为互连网(网络的网络)

   ​ ---->全球最大组合后称为互联网(Internet/因特网/上网的网)

10. 注意：计算机网络简称网络，互连网是网络的网络，互联网也是网络的网络，不过互联网的范围是全球性的罢了，所以说互联网不过是一种特殊的互连网，特殊在范围最大！！！

1.2.2 互联网概述——互连网基础结构发展的三个阶段

1. 第一阶段：单个网络ARPANET向互连网发展

2. ARPANET是1969年美国国防部创建的第一个分组交换网络

3. 1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议

4. 互联网的前身是ARPANET

5. 注意：

   （1）internet（互连网），是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络

   （2）Internet（互联网），是一个专用名词，特指当前世界上最大的、最重要的、最开放的、由众多网络互连而成的特定互连网，也就是互联网

6. 互连网可以不遵循TCP/IP协议族，而互联网必须要遵循TCP/IP协议簇

7. 第二阶段的特点是：建成了三级结构的互联网

8. 1985年NSF建设的NSFNET，是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网、校园网（企业网）

9. 第三阶段的特点是：形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网

10. 1993年，出现了ISP（互联网服务提供者/互联网服务提供商）

11. 我国著名ISP：中国电信、中国联通、中国移动

12. 所谓上网，就是向某ISP租赁IP地址接入互联网

13. 根据提供服务的覆盖范围以及又有的IP地址数目的不同，ISP可以分为主干ISP、地区ISP、本地ISP

14. 下图给出了主机A经过许多不同层次的ISP与主机B通信的示意图：

15. 如何更快地分组转发报文，互联网交换点IXP应运而生

16. 互联网交换点IXP的作用：就是允许两个网络直接相连并分组交换，而不需要再通过第三个网络来分组转发（例如主机A和主机B的分组交换时，可以不再通过最上层的主干ISP，而是直接通过两个地区ISP对等地交换分组）

17. 欧洲原子核研究组织CERN开发地万维网WWW

1.2.3 互联网概述——互联网的标准化工作

1. RFC：请求评论
2. 略。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

时间戳——2021.10.10（2.5h）

1.3 互联网的组成

1. 互联网的拓扑可以划分为两大块：边缘部分和核心部分

2. 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）（用户可以进行通信和资源共享）

3. 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）

4. 边缘部分和核心部分示意图，如下图所示：

5. 以下都在讨论这两部分的作用和工作方式

1.3.1 互联网的组成——互联网的边缘部分

1. 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。也就是说，处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机。

2. 处在互联网边缘部分的主机称为端系统（端就是末端的意思，也就是互联网的末端）

3. 边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息

4. **计算机之间通信：**主机A和主机B进行通信，实际上是指“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的某个程序进行通信”，由于进程就是运行着的程序，所以也是指“主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信”，严格来说，是指“计算机之间通信”。

5. 注意：计算机通信的对象是应用层中的应用程序

6. 网络边缘的端系统：边缘部分的所以主机

7. 网络边缘的端系统之间的通信方式可以分为两大类：客户-服务器方式（客户/服务器）（Client/Server）（C/S）、对等方式（P2P）

8. 客户-服务器方式

   • B/S方式是C/S方式的一种特例

   • C/S的例子：上网发送邮件、网站上查资料

   • 客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用程序，因为计算机通信的对象是应用层中的应用程序

   • 客户-服务器方式：所描述的是进程之间服务和被服务的关系

9. 如下图：主机A运行客户程序而主机B运行服务器程序，在这种情况下，A是客户而B是服务器。客户A向服务器B发送请求服务，而服务器B向客户A提供服务。这里最重要的特征是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

10. 客户-服务器的特点：略

11. 注意：客户和服务器本来都指的是计算机进程（软件）。运行客户程序的是客户端/客户机，运行服务的程序的叫服务器段/服务器，使用计算机的人叫用户，而非客户。

12. 对等连接方式，英文是peer-to-peer，简写为P2P。

13. P2P方式，并不区分哪个是服务请求方和哪一个是服务提供方

14. 只要两台主机上都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的对等连接通信

15. 实际上，对等连接方式从本质上看仍然使用客户-服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户同时又是服务器。

1.3.2 互联网的组成——互联网的核心部分

1. 互联网的核心部分，需要向互联网边缘部分中的大量主机提供连通性（也就是主机间可以相互通信）

2. 核心部分起到特殊作用的是：路由器

3. 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

4. 路由器功能：转发收到的分组

5. 电路交换的特点：（一定是面向连接的）

   • N部电话两两相连，需要N(N-1)/2对线
   • 从通信资源分配角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路地资源
   • 这种必须经过“建立连接（占用通信资源）–>通话（一直占用通信资源）–>释放连接（归还通信资源）“三个步骤地交换方式称为电路交换
   • 电路交换的一个重要特点是：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源
   • 当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低

6. 分组交换的主要特点：（也可以面向连接的，如X2.5/帧中继/ATM网络）

   • 分组交换采用存储转发技术，也就是把一个报文划分为几个分组后再进行传送。

   • 通常我们把要发送的整块数据称为一个报文，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段

   • 例如：每个数据段为1024bit，再每个一数据段前加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。

   • 分组又称为包，分组的首部又称为包头

   • 分组的首部/包头：含有一些必要的控制信息，如源目地址。

   • 分组/包是：互联网中传送的数据单元

   • 以分组为基本单位在网络上传输

7. 主机是用户进行信息处理的，路由器是用来转发分组的（也就是进行分组交换）

8. 路由器的存储转发行为：路由器收到一个分组后，先暂时存储以下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器，下一个路由器再进行存储转发行为，直到把分组交付到最终的目的主机。（没学过数通的，谁能一眼就看懂。幸好我学过。。。。）

   【更通俗的说：就是在存储查表转发】

9. 当我们讨论互联网核心部分的路由器存储转发分组的过程时候，我们往往把单个的网络（也就是一条线两个路由器）简化为一条链路，而路由器就成为了核心部分的节点。

10. 采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信过程中动态分配传输带宽的策略

11. 为了提供分组交换网络的可靠性，互联网的核心部分往往采用网状拓扑结构

12. 分组交换的主要优点：高效、灵活、迅速、可靠

13. 分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延

14. 分组必须要携带分组首部，也就是控制信息，这就造成了一定的开销

15. 电报通信采用了报文交换，分组交换就是根据该原理修改而来的

16. 如下图所示，归纳了三种交换方式

17. 若要连续传送大量的数据，且传送时间远远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率更快

18. 现如近，随着蜂窝移动通信的发展，无论是语音通信还是数据通信，都采用分组交换

1.4 计算机在我国的发展

人们把1983年作为因特网的诞生时间。

1. 最早着手建设专用计算机广域网的是铁道部
2. 1989年，我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行
   • 分组是：报文分割后加上控制信息的产物，也叫包
   • 加上的控制信息，我们称为分组的首部，也就包头
3. 1994年，我国正式连入互联网。
4. 中国教育和科研计算机网简称为CERNET
5. 在我国第一个实现IPv6的网络是CERNET2
6. 目前负责中国互联网相关管理工作的机构是：中国互联网信息中心CNNIC

1.5.1 计算机网络的类别——计算机网络的定义

略

1.5.2 计算机网络的类别——几种不同类别的计算机网络

1. 按照网络的作用范围进行分类
   • 广域网（WAN）（有时称为远程网）
   • 城域网（MAN）
   • 局域网（LAN）（有时称为校园网/企业网）
   • 个人区域网（PAN）（也成为WPAN，无线个人区域网）
2. 按照网络的使用者进行分类
   • 公用网（也称公众网）（向单位以外的人提供服务）
   • 专用网（不向单位以外的人提供服务）
3. 用来把用户接入到互联网的网络
   • 用来把用户接入到互联网的网络，就叫作接入网（AN）（又称为本地接入网，或居民接入网）
   • 接入网实际上就是本地ISP所拥有的网络

1.6.2 计算机网络的性能——计算机网络的非性能特征

略

时间戳——2021.12.13（3h）

1.7 计算机网络体系结构

在计算机网络的基本概念中：分层的体系结构（或架构）是最基本的概念。

1.7.1 计算机体系结构的形成

1. 早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的方法
2. 1974年，美国IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA（分层的方法制定的）
3. 国际标准化组织ISO于1977年，提出了开放系统互连基本参考模型ISO/RM，简称为OSI
4. 1983年形成了开发系统互连参考模型的正式文件，也就是著名的ISO 7498国际标准，也就是所谓的七层协议的体系架构
5. OSI只获得了一些理论研究的成果，互联网的TCP/IP早早地抢占了市场。
6. TCP/IP早于OSI出现
7. OSI是国际标准，而TCP/IP是非国际标准，但是它被称为事实上的国际标准
8. OSI标准只是一开始有ISO制定，后来由ISO和CCITT共同制定

1.7.2 协议与划分层次

1. 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。（简称为协议）
2. 网络协议的三要素：语法、语义、同步
   • 语法：数据与控制信息的结构或格式；（定义信息格式）
   • 语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应；（指定如何操作）
   • 同步：时间实现顺序的详细说明。
3. 网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分
4. 网络协议有两种形式：文字描述和代码程序
5. 分层的好处：
   • 各层之间是独立的
   • 灵活性好
   • 结构上可分割开
   • 易于实现和维护
   • 能促进标准化工作
6. 通常各层的功能主要有以下一些（包含一种或多种）
   • 差错控制
   • 流量控制
   • 分段和重装
   • 复用和分用
   • 连接建立和释放
7. 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构
8. 计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义
9. 体系结构是抽象的，而实现是具体的，是真正运行的计算机硬件和软件

1.7.3 具有五层协议体系结构

1. TCP/IP是一个四层体系的体系结构：应用层、运输层、网际层、链路层（网络接口层）（媒体接口层）（子网层）

2. TCP/IP的链路层，本身并没有具体的协议，使用的是各种局域网标准，由IEEE的下属工作组负责制定

3. 图示：

4. 以下研究理论上的五层体系结构，只是为了方便研究，而分为五层，【TCP/IP就是四层，OIS就是七层】

5. 应用层（协议数据单元PDU：报文）

   • 应用层是体系结构中的最高层
   • 应用层任务：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用
   • 应用层协议：DNS、HTTP、SMTP、TELNET、FTP等
   • 应用层交互的数据单元称为：报文

6. 运输层（协议数据单元PDU：报文段/用户数据报）

   • 传输层任务：负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务
   • 下层为上层提供服务
   • 传输层有复用和分用功能：复用是多个应用进程同时使用下面的传输层服务，而分用是传输层把收到的信息分别交付到上面应用层中的相应进程
   • 传输层主要使用两个协议：TCP传输控制协议（面向连接/可靠的）、UDP用户数据协议（无连接/不可靠的）
   • TCP的传输单元是：报文段
   • UDP的传输单元是：用户数据报

7. 网络层（协议数据单元PDU：数据报）

   • 网络层任务：为分组交换网络上的不同主机提供通信服务
   • 网络层把运输层产生的数据段或用户数据报封装称为分组或包，在这里分组也叫IP数据报，简称为数据报
   • 无论在哪一层传送的数据单元，都可笼统地用“分组”来表示
   • 网络层的具体任务：路由器计算生成转发表，路由器分组转发数据报
   • 互联网是由于大量的异构网络通过路由器相互连接起来的
   • 网络层协议：网际协议IP、各种路由选择协议
   • 网络层《=》网际层《=》IP层

8. 数据链路层（协议数据单元PDU：数据帧）

   • 数据链路层常简称为链路层
   • 在两个相邻节点传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻节点上传送数据帧
   • 每一个数据帧，包括数据和必要的控制信息
   • 控制信息：地址信息、同步信息、差错控制
   • 同步信息：使得接收端知道，一个帧是从哪个比特开始，哪个比特结束
   • 差错控制：接收端若检查到数据帧有错误，则丢弃

9. 物理层（协议数据单元PDU：比特）

   • 物理层上所传输的单位是比特
   • 传递信息所用的一些物理传输媒体，如双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道，并不在物理层协议之内，而是在物理层的下面（有人把下面的称为第0层）

10. TCP/IP是一个协议族，而不是单单的指TCP或IP

11. 如下图所示：应用进程的数据，在各层之间的传递过程中所经历的变化
    

12. 五层到四层，四层到三层，三层到两层，都在添加控制信息，不过三层到两层的时候，数据链路层把控制信息分成了两部分，一部分在首部，一部分在尾部

1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点

1. 实体：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
2. 协议：是控制两个对等实体（或多个实体），进行通信的规则的集合
3. 在协议的控制下：下层向上层提供服务，上层使用下层提供的服务
4. 协议的实现：保证了下层能够向上传提供服务
5. 上层在使用下层服务的时候，是看不到下次的协议的。也就是说下面的协议对上面的协议是透明的
6. 协议和服务的区别：
   • 协议是水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规则
   • 服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过接口提供的
7. 在同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方，我们称为服务访问点SPA

略。。。。。。。。。。。

1.7.5 TCP/IP的体系结构

1. TCP/IP的体系结构只有四层

2. TCP/IP协议族和体系结构图示：

3. everything over IP、IP over everthing

4. 略。。。。。。。。。。。。。。

本章的重要概念

1. 计算机网络（可简称为网络）把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络连

接在一起，是网络的网络。

2. 以小写字母 开始的 internet （互连网）是通用名词，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（即通信规则）可以是任意的。

3. 以大写字母 开始的 Internet （互联网）是专用名词，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互连网，并采用 TCP/IP 协议族作为通信规

则，且其前身是美国的 ARPANET o Internet 的推荐译名是“因特网”，但很少被

使用。

4. 互联网现在采用存储转发的分组交换技术，以及三层 ISP 结构。
5. 互联网按工作方式可划分为边缘部分与核心部分。主机在网络的边缘部分，其作

用是进行信息处理。路由器在网络的核心部分，其作用是按存储转发方式进行分

组交换。

6. 计算机通信是计算机中的进程（即运行着的程序）之间的通信。计算机网络采用的

通信方式是客户服务器方式和对等连接方式（P2P 方式）。

7. 客户和服务器都是指通信中所涉及的应用进程。客户是服务请求方，服务器是服务

提供方。

8. 按作用范围的不同，计算机网络分为广域网 WAN、城域网 MAN、局域网 LAN

个人区域网 PAN

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