第一章 计算机网络体系结构
1.计算机网络概述
（1）概念
计算机网络是一个将分散的，具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统；
是互连的，自洽的计算机集合（互连：通过通信链路互联互通）（自洽：无主从关系）
（2）发展阶段
第一阶段：AppAnet~internet（网络由计算机组成，互联网由网络组成，因特网是最大的互联网）
第二阶段：三级结构的因特网
第三阶段：多层次ISP结构的因特网（把权利分散，大大提高了信息传递和资源共享的速度）
（3）功能
1.数据通信
2.资源共享
3.分布式处理（提高可靠性， 负载均衡）
（4）组成
**1.从组成部分看：**硬件，软件，协议。
2.从工作方式看：
边缘部分：主机，端系统（用户直接使用，C/S方式，P2P方式）
核心部分：网络，路由器（为边缘部分服务）
3.从功能上看：
资源子网（实现资源共享、数据处理）（上三层，进行封装和处理）
中间传输层（融会贯通）
通信子网（实现数据通信）（下三层，把数据进行传输）
（5）分类
1.按分布范围分类：
广域网WAN（10km~9000km,长距离通信，交换技术）
城域网MAN（5km~50km。多采用以太网）
局域网LAN（10m~9km。广播技术）
个人区域网PAN（10m）
2.按传输技术分类：
广播式网络（共享公共通信信道）
点对点网络（一对一进行通信）
**3.按拓扑结构分类：**总线形，星形，环形，网状形
**4.按使用者分类：**公用网，专用网
5.按交换技术分类：
电路交换（直接传送，延时小；线路利用率低）
报文交换（可实现差错控制；开销大）
分组交换（用于现在的主流网络；具有时延）
**6.按传输介质分类：**有线，无线
（6）性能指标
1.速率 （数据率，数据传输率，比特率）：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。
单位： b/s （千 kb/s 兆 Mb/s 吉 Gb/s 太 Tb/s）
PS：B是字节单位，形容存储容量，以2的10次递增；
b是比特单位，形容速率，以10的3次递增，
1B=8b。
2.带宽：原本指最高频率与最低频率之差，某个信号具有的频带宽度；
现在指网络设备所能支持的最高速度，即最高数据率（理想条件）。
单位：Hz（赫兹）or b/s （千 kb/s 兆 Mb/s 吉 Gb/s 太 Tb/s）
链路带宽=2Mb/s------主机在2us内可向链路发送1bit数据
3.吞吐量 ：单位时间通过某个网络（或信道，接口）的数据量；
单位：b/s（千 kb/s 兆 Mb/s 吉 Gb/s 太 Tb/s）
吞吐量受网络的带宽或者额定速率的限制，带宽即水杯，吞吐量即水，不能装超过水杯的水。
4.时延：数据从网络（链路）的一端到另一端所需的时间（延迟、迟延）。
单位：s
发送时延：发生在主机的内部，发送分组到链路上，第一比特到最后一比特时间
传播时延：发生在信道上，一个比特从一端到另一端时间
排队时延：发生在路由器上，等待输出/入链路可用的时间
处理时延：发生在路由器上，存储转发的处理时间
发送------传播------排队------处理
5.时延带宽积：链路长度，以比特为单位（容量）
单位：bt
时延带宽积 = 传播时延（一个比特从一端到另一端时间） ∗ 信道带宽（发送可达到的最高速率）
6.往返时延RTT：发送方发送数据，到发送方收到接收方的确认所经历的时延。
单位：s
RTT越大，在收到确认前，可以发送的数据越多，只是信道上所用的时间，不包括传输时间。
7.利用率：
与时延的关系：
2.计算机网络体系结构与参考模型
（1）计算机网络分层结构
1.什么是计算机网络分层结构
简称为"分层结构"，是计算机网络的各层及其协议的集合，从功能上描述了计算机网络结构
2.为什么要分层：
发起通信的计算机必须将数据通信段通路进行激活
发起通信的计算机告诉网络如何识别目的主机，查明目的主机是否开机，中文件管理程序是否做好准备
发起通信的计算机要确保差错和意外可以解决
3**.怎么分层：**
例如传送快递，要先用泡沫包裹，在装箱，送到顾客手里再拆箱，拆泡沫，最后拿到快递
4**.分层原则：**
1.各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能。
2.每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能少。
3.结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现。
4.保持下层对上层的独立性，上层单向使用下层提供的服务。
5.整个分层结构能促进标准化工作。
（2）计算机网络协议、接口、服务的概念
1.分层结构:
2.基本概念
1.实体:第n层中的活动元素称为n层实体。同一层的实体叫对等实体。
⒉协议 :为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。【水平】
（语法:规定传输数据的格式 ）（ 语义:规定所要完成的功能 ）（同步:规定各种操作的顺序）
3.服务:下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】
(请求) (指示) (响应) (证实)
4. 接口（访问服务点SAP) :上层使用下层服务的入口。
5.SDU服务数据单元: 为完成用户所要求的功能而应传送的数据（有含金量的数据）。
6.PCI协议控制信息: 控制协议操作的信息（控制信息）。
**7.PDU协议数据单元:**对等层次之间传送的数据单位。
3.总结
1.第n层在向第n+1层提供服务时，包含第n层本身的功能和下层服务提供的功能
2.仅仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽
3.体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件
（3）两种计算机网络分层结构
- 7层的OSI参考模型（法定标准）
4层TCP/IP参考模型（事实标准）
综合可得到5层的体系模型。
2.相同点：都分层，都基于独立的协议栈概念，都可以实现异构网络互联
3.不同点：OSI定义三点（服务，协议，接口），OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议；TCP/IP将IP作为重要层次。
4.结构对比
（4）ISO/OSI 参考模型
1.结构
记忆：物联网叔会使用（物链网输会示用）
2.通信过程解释
3.数据封装过程
4.各层解释
（1）应用层：所有能和用户交互产生网络流量的程序；
判定标准：是否需要联网 ；传输单位报文
（2）表示层：处理两个通信系统交换信息的表示方式（语法，语义）；
功能：数据格式转换，数据加密解密，数据的压缩和恢复。
（3）会话层：向表现层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序的传输数据
（建立同步）
功能：管理主机间的会话进程，包括建立，管理，终止进程会话；使用校验点使会话在通信失效时从校验点继续回复通信，实现数据的同步。
（4）传输层 ：负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信；
传输单位：报文段或用户数据段
功能：提供可靠/不可靠传输；差错控制；流量控制；复用分用。
（5）网络层：把分组从源端传送到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
传输单位：数据报
功能：对分组进行路由选择（最佳路径），实现流量控制，差错控制，拥塞控制
主要协议：IP，IPX, ICMP, IGMP, ARP, RARP, OSPF
（6）**数据链路层：**把网络层传下来的数据报组装成帧
传输单位：帧
功能：成帧（定义帧的开始和结束），差错控制（帧错+位错），流量控制（发送方发送速度和接收方接收速度之间进行协调），控制对信道的访问
（7）物理层：在物理媒体上实现比特流的透明传输
传输单位：比特
功能：定义接口特性，定义传输模式（单工，半双工，双工），定义传输速率，比特同步，比特编码
主要协议：Rj45, 802.3
（5）TCP/IP模型
1.结构
（6）5层参考模型
1.结构
2.数据封装与解封装
