写在前面：
本文是对计算机网络课程的系统性复习，参考了课堂PPT、计算机网络（第7版，谢希仁编著）、王道考研B站公开课以及考研指导复习书。
计算机网络是什么？
现在已经进入了网络时代，网络的使用无处不在。现在的网络叫做泛在网络 ，计算机网络是其基础。
计算机网络是指 将地理位置不同（中日美） ，功能相对独立 （手机、电脑功能是独立开来的，操作系统不同） 的多个计算机系统通过 通信线路（数据传输方式） 相互连在一起。由专门 网络操作系统 管理，实现 资源共享、互通信息。 总之，计算机网络是一个将 众多分散的、自治的 计算机系统，通过 通信设备与线路 连接起来
计算机网络向用户提供的最重要功能：连通性、共享 。在考研题中 ，数据通信是计算机网络最基本和最重要的功能。
计算机、手机就是一个个结点；网卡（网络适配器）等就是链路。
因特网（互联网）：雏形是阿帕网。网络的网络就是互联网，网络是把计算机连在一起，因特网是把许多网络连在一起。
Internet（因特网or互联网）：开放的、全球最大的，由众多互联网互联的网络。
internet（互连网）：学校、银行内网。
各网络之间需要用路由器来连接，计算机与计算机之间进行信息交流需要通过这个计算机网络。
ISP：泛指提供ip地址的网络服务商。
万维网（www）被广泛使用在了因特网上，极大方便了非网络专业人士的网络使用。（从指令到人用语言）
计算机网络有什么要求？
1.语言要求：所有计算机只能讲二进制语言（中日美三个国家的人之间要通信，那么就需要一种语言所有人都能看懂）
2.规则要求：tcp/ip协议（他们三一起斗地主，那么就需要一个统一的规则）
3.审核网络相关规则的地方：iso（因特网协会）
因特网工作分为两个部分：边缘部分（负责用户通信、传输数据等）、核心部分（提供连通性和交换）
从功能组成来看，计算机网络由 通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和网络协议组成；资源子网实现资源共享功能，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。
计算机的通信方式有？
两种通信方式：一对一交流（P2P方式/对等方式）peer-to- peer
一对多交流（C/S方式）client/server
服务器软件方式：凡是服务器，需要 一直不断地运行，被动地等待 接受来自各地客户的通信请求。（嗯？！机魂不悦，竟然连服务器都得996）
在网络核心部分起特殊作用的是 路由器 ，路由器是实现不同网络的 分组交换。
电路交换（打电话）：
建立连接（打电话给别人），通信，释放连接
对于电路交换来说，无论是无线连接（电波）还是有线连接，这根线（频道）就被占用了，被第一个用户占用了以后，只能等不被占用了，第二个用户才能使用。
因此，假如有5个电话，那么需要10根电线
为了解决这个问题，交换机就被创造出来。线路被很大地减少了，成本就降低了。但是交换机（把一条电话线插到另一条电话线上）需要有人来管理、插线等，通信资源依旧紧缺。
报文交换：
采用储存转发的方式（由于需要储存，再能够发送，资源分享所花的时间变长，效率降低），不需要建立连接；随时发送，但需要加上双方地址信息；所经路径、发送与接受顺序都可不同。
分组交换（important） ：
分组交换的类比：5个坑，1把铁铲，每个坑同时挖1铲，再同时挖1铲...由于铁铲运行速度极高，所以可以让几个坑看起来是同时被挖的。
分组交换那些事：
不影响通讯效率。分组交换就是在发送端，先把报文划分成好几个固定长度、较短的小段。
每一个分组首部都含有地址等控制信息，交换机（路由器里会包含一个以太网路由器）根据收到的地址信息，把信息送到下一个结点。
因此，分组交换往往是高效、灵活、可靠的。
条条大路通罗马，至少是路，分组交换模式下，哪条路是最快的，占用率最低的就走哪条（高德地图持续为您导航）
数据段的传输是重叠的，因此不同数据段的传输时间只需要算一次（这就像是我坐在教室里，听计算机网络课；一节课45分钟，我和老师一起，总共花了45分钟；而不是老师用了45分钟，我又用了45分钟；什么平行时空啊喂）
还有些小小的问题：
- 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
- 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
题外话：
1k=1024=2^10
1M=1024*1024=2^20
1G=1024*1024*1024=2^30
......
32位/64位的区别：32位机器指的是处理器中一共有32地址线，每条地址线都可以通过0或1，因此最后可以保存的最大数据为2^32；64位同理，可以存放的最大数据为2^64.
但64位机器的内存现在只需要4G内存条，因为操作系统的强大（谢谢你，微软）
网络分类：
按照网络的作用范围分类
一共可以分为WAN（Wide Area Network）、MAN（Metropolitan Area Network）、LAN（Local Area Network）、PAN（Personal Area Network）4个。what can I say？
按照网络的使用范围
公用网：公用网的ip地址可以重复使用。
专用网：IP地址重复使用。（学校专用网，学校的内部ip地址，ip地址是独一无二；因此我们在学校外使用学校官网，得用vpn来把ip地址换掉）
按网络的拓扑结构来分分为了 总线型结构、星型结构、环形结构和网状结构四种。
按传输介质（了解即可）
分为有线网络和无线网络。有线网络有双绞线网络、同轴电缆网络等，而无线网络又可分为蓝牙、微波、无线电等类型。
计算机网络的性能（important）：
1.速率：
bit：来源于binary digit，二进制数字
速率往往是指额定速率，也可以称为 数据传输速率、数据传输率、数据率或比特率 ，写作b/s 或者bit/s 或者bps（bit per second）。
定义：每秒跑的比特数
注：在计网题目中，没有明确声明时，单位换算不是*1024，而是*1000。
2.带宽：本来是信号具有的频带宽度，单位是赫；现在"带宽"是数字信道 所能传送的 **"最高数据率"**的同义语，单位是"比特每秒"，或 b/s (bit/s)。
此处的数字信道指的就是 链路和链路所链接的2个结点。
3.吞吐量：吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络的数据量。吞吐量常用在对实际网络的测量中，受网络带宽的限制。（1000Mb/s的路由器，碰上了100Mb/s接受速度的手机，最后的传输速率还是100Mb/s）
4.时延（important）：由4部分组成。分别是 发送时延（传输时延）、传播时延、处理时延和排队时延 。
2条重要公式 （可以通过 速度-时间 公式来联想记忆）：
发送时延=分组长度/发送速率 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
易于做题的公式：
一整组完整数据的发送时延=总传输数据长度/发送速率
上图罗列了三种数据交换方式的示意图，接下来笔者将对其进行详细介绍。
上图为电路交换，即电话通讯的信息交换方式。上图中，每一小格代表1ms；红色圈圈代表的是传播时延，蓝色圈圈代表的是建立连接的耗时，接受方处理连接请求用了2ms，然后开始传输。返回与传输因为也存在传播时延，所以需要加上。
这边需要注意的是，最后一条报文信息发送出去之后，连接释放操作同时开始了。
对于报文交换来说，传播时延和每小格代表时间不变，此时所需花费的时间是三次报文的发送时延＋三次报文的存储转发时延＋三次报文的传播时延。时间花费巨大。
上图是分组交换。有了4个分组，分组1发到第二结点以后，分组2就继续开始发送了；当分组2到第二结点后，分组3......（循环这一操作）。**这边需要注意的是，因为分组以后数据较小，因此不再需要长时间的存储转发操作。**各个分组的传输都是重叠的，因此时延只需要算一次。
对于这种题，笔者自创了一个名为虚线实线法。大致方法如下（以上图为例）：
第1步：该方法需要把所有代表结点的实线去除。
第2步：每次计算完一部分内容，就在草稿纸上做上记号。整个图其实是个参数为时间的y轴，分组图形的左右两边实际上是相等长度的（时间相同），会画成菱形的感觉是因为传播时延的存在。
第3步：找到整个数据传输的开始端点，然后在开始端点所在的水平方向为画一条虚线；并在整个数据的结束端点重复该操作。计算时延时，每统计完一段，就加粗划实线进行标注。然后统计完某一段之后，在统计结束处**（结束处一般选在某个分组的接受端点）**划上一条虚线，然后不断重复该操作。正是因为排队处理时延的存在，分组1和2才会有间隙，要不然不会存在。因此分组与分组的间隔应该是排队时延，而分组4与统计结束貌似还有一段时延，这段时延并不是排队时延中的一小段，排队时延应该是分组3和分组4的间隔段（已用虚线标出，为了便于讲解做题时可以不使用）。
那么这一小段到底是什么呢？实际上是传播时延。假设从旁边那条虚线开始计算时延，那一小段就到最上面去了，而两个圈圈所代表的两个端点指的是一条数据的传播和接受，传播和接受的那条线出现向下的情况（即有时延），很好理解其实就是因为传播时延。同时，左边实线划的那一段实际和右边虚线划的那一段长度相等，因此那两小段长度也相等。因此，那一小段就是传播时延。
并且可以将这种情况扩展到一般情况：分组的上下边（无论哪一条）和该分组的紧邻虚线形成的小段时延，都是传播时延。 这也是为什么统计结束处要选在分组的接受端点。那么，此处的时延不难看出：应该是**4个分组的发送时延（一次完整数据的发送时延）+3段排队处理时延（下面3段）+1段传播时延。**接下来进行同样的操作，再困难的题相信都能迎刃而解了。
剩下的时延应该是：2个分组的发送时延+2段排队处理时延+2段传播时延。
上述办法如果碰到了大量的分组数据（例如有1000个分组），可以通过省略号进行省略处理。
5.时延带宽积：
指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已发出了多少比特。
公式：时延带宽积=传播时延×信道带宽
可以类比成水管来记忆，如下图所示。
6.往返时延（RTT）：
表示从发送方发送完数据，到发送方接收到来自接受方的确认总共经过的时间。
例如游戏延迟，反应的就是"手机------服务器"之间的往返时延。
7.信道占用率：
指的是某个信道有百分之多少的时间是有数据通过的。
信道利用率=（有数据通过的时间）/ (（有数据通过的时间）+（没有数据通过的时间）)
利用率不能太低，浪费资源；也不能太高，容易导致网络堵塞（可以类比成高速公路）
计算机网络的分层结构：
计算机网络是一个非常复杂的系统，要完成以下诸多功能：
因此，我们可以通过分层来进行拆分解决。
在上图中，我们将第n层的活动元素（软件+硬件）称为第n层实体。不同机器上的同一层称为对等层 ，同一层的实体称为对等实体 。协议 是用来约束对等实体之间的通信的，是水平 的。下层实体通过接口为上层实体提供服务，这是垂直 的。并且这种服务是**"透明的"**，即说明这种服务是高效且无差错的，使用者在使用时感觉不到，即感知不到数据被压缩、解压的过程。（就像刷抖音，我刷了2个小时也感觉不到网络有做什么传输传播工作）
在教学中，一共分为了5层。但在实际应用中，TCP/IP模型实际上只有4层（网络接口层 = 物理层+数据链路层）。当然还有个称为OSI参考模型的，但因为不好用就被淘汰了（好可怜的模型）。OSI模型相当于要求运货和装卸货都检查一下货物有没有问题，但tcp模型相当于只负责运输然后再由接收方另外检查有没有问题。
**注：上图中的蓝色字体部分是TCP/IP模型与OSI参考模型不同的地方，划掉的是TCP/IP模型简化的，未划掉的是TCP/IP模型增加的，黑体字两者都有的，**记忆方式（OSI：物链网输会示用、五层模型：物链网输用、tcp/ip模型：接网输用）
协议由语法、语义和同步三部分组成。以C语言为例，语法就是C语言本身，语义就是int、库函数、#include等所表明的含义，同步就是C语言从int main开始执行到return 0（而不是从return 0 执行到int main）。
各层数据传输单位：
