【计算机网络】第一章·计算机网络入门

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💪🏻 十二月的寒冬阻挡不了春天的脚步，十二点的黑夜遮蔽不住黎明的曙光

[1. 前言](#1. 前言)

[2. 引言](#2. 引言)

[2.1 章节框架](#2.1 章节框架)

[2.2 基本概念](#2.2 基本概念)

[2.3 网络分类](#2.3 网络分类)

[2.3.1 依据传输模式划分网络](#2.3.1 依据传输模式划分网络)

[2.3.2 依据网络尺度划分网络](#2.3.2 依据网络尺度划分网络)

[2.3.3 依据传输介质划分网络](#2.3.3 依据传输介质划分网络)

[2.3.4 依据网络拓扑划分网络](#2.3.4 依据网络拓扑划分网络)

[2.4 服务、接口与协议](#2.4 服务、接口与协议)

[2.4.1 协议层次结构](#2.4.1 协议层次结构)

[2.4.2 服务和协议的关系](#2.4.2 服务和协议的关系)

[2.4.3 面向连接与无连接的服务](#2.4.3 面向连接与无连接的服务)

[2.4.4 可靠和不可靠的服务](#2.4.4 可靠和不可靠的服务)

[2.5 参考模型](#2.5 参考模型)

[2.5.1 OSI 模型](#2.5.1 OSI 模型)

[2.5.2 TCP/IP 模型](#2.5.2 TCP/IP 模型)

[2.5.3 OSI 模型和 TCP/IP 模型的比较](#2.5.3 OSI 模型和 TCP/IP 模型的比较)

[3. 总结](#3. 总结)

1. 前言

今天是【计算机网络】课程考试前一周时间，趁着计算机网络考试，猫猫来进一步梳理计网这门课程的知识，希望也能给阅读本系列文章的友友们提供一些帮助。

本系列分为两个部分：

全面知识梳理
特别知识梳理

（全面知识梳理一律加上【第*章】字样，是软件工程所有知识的全面梳理）

（特别知识梳理一律加上【一篇搞定】字样，仅仅作为特别重要内容的展开延申）

参考书籍🥰：《计算机网络（第5版）》是2012年清华大学出版社出版的图书，作者是Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall

十二月的猫猫在这里祝愿大家都能在期末考试中取得好成绩，高分拿拿拿！考试过过过！💯

2. 引言

本章是计算机网络的入门章节，帮助我们对这门学科有一个整体的认识，便于后续每一部分内容详细地展开。让我们背起行囊，踏上属于我们地计算机网络之旅吧🚕~~

2.1 章节框架

2.2 基本概念

1. 计算机网络(computer networks)：

表示一组通过单一技术相互连接起来的自主计算机集合。

2. 分布式系统（distributed system）：

分布式系统是建立在网络之上 的软件系统 ，有高度的内聚性和透明性。

内聚性：每一个数据库分布节点高度自治，有本地数据库管理系统

透明性：每个数据库分布节点对用户应用来说是透明的，用户感觉不到数据是分布的

Internet 是最著名的计算机网络 ，万维网是最著名的分布式系统 ，万维网（软件）运行于 Internet（硬件）上

**计算机网络：**计算机集合

**分布式系统：**运行在计算机网络上的软件系统

**Internet：**一种计算机网络

**WWW：**一个分布式系统

3. 虚拟专用网络(VPN,virtual private networks)

一种可以将不同地点的单个网络联结成一个扩展网络的技术。

VPN知识点 - 知乎

4. P2P 与 CS(client-server)

CS：由高性能计算机服务器和普通计算机客户机组成，服务器负责存储数据并处理客户请求，而客户机可远程访问服务器

P2P：对等模型（又称工作组），各台计算机具有相同功能，一台计算机可作为服务器设定共享资源供网络中其他计算机使用，又可作为工作站。没有专用的服务器或工作站。

**CS：**百度网盘

**P2P：**BT种子下载

5. 通信子网(subnet)

我们按照传统的说法把机器叫做主机，把链接这些主机的网络其余部分称为通信子网，或简称子网。子网的工作是把信息从一个主机携带到另一个主机。子网由两个不同部分组成：传输线路和交换元素。

6. 交换元素

交换元素或简称交换机是专用的计算机，负责链接两条或两条以上的传输线路。现在一般称为路由器(Router)（家用路由器可不仅仅是交换机）。每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路链接到一个盒子，这个盒子称为交换机(switch)，一台交换机有多个端口，每个端口连接一台计算机。交换机的工作是中继与之连接的计算机之间的数据包，根据数据包中的地址来确定这个数据包要发送给哪台计算机。

2.3 网络分类

2.3.1 依据传输模式划分网络

**单播(unicasting)：**只有一个发送方和一个接收方的点到点传输，也叫点到点链路(point-to-potint)
**广播(boradcasting)：**任何一台机器发出的数据包能被其他人任何机器收到。每个数据包的地址字段指定了预期的接收方，只有预期的接收方会做出应答，其他的机器会忽略这个数据包。
**多播/组播(mutilcasting)：**将数据包发给一组机器，即所有机器的一个子集。广播可以看成是一种特殊的组播形式。

**网络：**相互连接的计算机集合

**不同网络：**计算机集合的大小/连接方式/传输方式/传输介质等不同

2.3.2 依据网络尺度划分网络

个域网(PAN,Personal Area Network)： 允许设备围绕一个人进行通信。一个常见的例子是计算机通过无线网络与其外围设备链接。突出的技术就是蓝牙(bluetooth)。
局域网(LAN,Local Area Network)： 一种局部地区的私有网络，一般在一座建筑物内或是建筑物附近，比如家庭、办公室或工程。具体分为有线和无线两种。局域网特点：①距离短；②传输速率高；③错误率低。
**城域网(MAN,Metropolitan Area Network)：**范围覆盖一个城市。最著名的城域网例子是许多城市都有的有线电视网。
**广域网(WAN,Wide Area Network)：**范围很大，它跨越很大的地理区域，通常是一个国家、地区或者一个大陆。

2.3.3 依据传输介质划分网络

无线 LAN： 每台计算机都有一个无线调制解调器和一个天线，用来和其他计算机通信。大多数情况下是和一个设备通信，这个设备称为接入点(AP,Access Point)、无线路由器或者基站。这个设备主要负责中继无线计算机之间的数据包，还负责中继无线计算机和Internet 之间的数据包。代表技术就是 WIFI。
**有线 LAN：**大多使用铜线作为传输介质，也有一些使用光纤。许多有线局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的，俗称以太网的 IEEE 802.3 是迄今为止最常见的一种有线局域网。

有线局域网在性能的所有方面都超过了无线局域网，因为通过电线或通过光纤发送信号比通过空气发送信号更容易。

2.3.4 依据网络拓扑划分网络

**总线型网络拓扑结构：**总线型网络拓扑结构是指所有设备连接到一条连接介质上。由一条高速公用总线连接若干个节点所形成的网络即为总线形网络。总线型结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可"收听"到。总线型结构就像一张树叶，有一条主干线,主干线上面由很多分支。

星型网络拓扑结构： 星型结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网 ，特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。星型拓扑结构图如下：

环形网络拓扑结构： 环形结构各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输，信息在每台设备上的延时时间是固定的，特别适合实时控制的局域网系统。环形结构就如一串珍珠项链,环形结构上的每台计算机就是项链上的一个个珠子。环形拓扑结构图如下:

网状网络拓扑结构： 网络拓扑结构又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。网状拓扑结构图如下:

2.4 服务、接口与协议

2.4.1 协议层次结构

协议(protocol)： 是指通信双方就如何进行通信的一种约定。
接口(interface)： 定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务。（它告诉上面的进程如何访问本层，规定了有哪些参数以及结果是什么，但并未说明工作过程和服务方式。）
**协议栈：**一个特定的系统所使用的一组协议。
对等体(peer)： 不同机器上构成相应层次的实体称为对等体。
**网络体系机构(network architecture)：**层和协议的集合。

2.4.2 服务和协议的关系

服务是指某一层向它上一层提供的一组原语操作，服务定义了该层打算代表其用户执行哪些操作，但是他不涉及如何实现这些操作，服务也会涉及到两层之间的接口，其中底层是服务提供者，而上层是服务的用户。(上下层之间的联系)
协议是一组规则，用来规定同一层上的对等体之间所交换的消息或者分组的格式和含义。这些实体利用协议来实现他们的服务定义，他们可以自由的改变协议而不影响它提供给上层的服务(对等体之间的规范)。

2.4.3 面向连接与无连接的服务

面向对象的连接的服务(connection-oriented service)： 是按照电话系统建模的。服务用户首先必须建立一个连接，然后使用连接传输数据，最后释放连接。本质上像一个管道。
无连接的服务(connectionless service)： 是按照邮政系统建模的。每一个报文都携带者完整的目的地址，每个报文都由系统中的中间节点路由，并且独立于后续的报文。

区别：

a．面向连接的要求建立连接，因而没有传输的数据没有必要再标明传输的目的地址；而无连接的则对每个报文都由独立的目标地址。

b．一般来说，面向连接的可靠性较高，协议相对复杂，传输的数据按照发送顺序到达；而无连接的可靠性较差，协议相对简单，常出现乱序，重复和丢失现象。

2.4.4 可靠和不可靠的服务

可靠服务： 即从来不丢失数据的一种服务。一般情况下，可靠服务都要求接收方向发送方确认收到的每个报文。
不可靠的服务： 不会给发送方反馈任何确认消息，不保证数据不丢失。
可靠与不可靠服务同时存在的原因： 在给定的层次可靠通信并不总是可以使用的，为了提高可靠服务而导致的固有延迟可能是不可接受的。
例题：面向连接的服务是可靠的吗？

面向连接的服务只是在发送发和接收方之间建立连接，它并不能保证发送的数据流能准确无误的按序到达接收方。面向连接的服务同样分为可靠的面向连接服务和不可靠的面向连接服务。其中，前者主要包括报文序列、字节流，后者如数字化语音。

2.5 参考模型

2.5.1 OSI 模型

具体分为七层，由低到高分别为：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

**巧记：**物联网叔会使用

2.5.2 TCP/IP 模型

由低到高具体包括：链路层，互联网层，传输层，应用层。

本书使用的模型：

使用了混合模型，包括五层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层。

2.5.3 OSI 模型和 TCP/IP 模型的比较

相同点： 两者都是建立在协议栈概念上的，并且协议栈中的协议彼此相互独立。同时两个模型中各个层的功能也大致相似。

不同点： OSI 模型的实力在于模型本身，TCP/IP 模型实力在于协议。

OSI 模型分为 7 层，明确区分了服务、接口和协议。OSI 模型中的协议具有更好的隐蔽性，也更加的通用。这个模型是在协议之前产生的，它的网络层同时支持无连接和面向连接的通信，但是传输层只支持面向连接的通信。

TCP/IP 模型分为 4 层，没有明确区分服务、接口和协议。通用性差，不适合描述非TCP/IP 网络。TCP/IP 模型是先有的协议后有的模型，协议和模型切合度高。TCP/IP 模型的网络层只支持无连接的通信，但是传输层同时支持两种。

3. 总结

本文到这里就结束啦~~

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