计算机网络概述
概念
三网：计算机网络、电信网络、有线电视网络
计算机网络：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。计算机网络时互连的、自治的计算机集合。
互连网：有多个网络通过一些路由器相互连接起来，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络。
互联网（Internet）：由数量及大的各种计算机网络互连起来的。
通过上面的概念我们初步建立了下面的基本概念：网络是把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过一些路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机。
功能
其实在上面计算机网络的概念中我们已经提到了
1.信息传递
2.资源共享
3.分布式处理
4.提高可靠性
5.负载均衡
组成
计算机网络有软件、硬件、协议组成
工作方式
1.边缘部分：用户直接使用（又分为C/S（B/S）方式和P2P方式）
2.核心部分：为边缘部分提供服务
功能组成
1.通信子网（实现数据通信）
2.资源子网（实现资源共享）
根据ISO模型，上三层为资源子网、下三成为通信子网
分类
按分布范围分类
1.广域网（交换技术）
2.城域网
3.局域网（广播技术）
4.个人区域网
按使用者分
1公用网
2.专用网
按交换方式分
1.电路交换
2.报文交换
3.分组交换
按拓朴结构分
1.总线型
2.星型
3.环型
4.网状型（广域网）
按传输技术分
1.广播式网络（共享公共信息通道）
2.点对点网络使用分组存储交换转发和路由选择机制
标准化工作
标准规定的分类
1.法定标准：有权威机构制定的正式的合法的标准（OSI）
2.实施标准：某些公司的产品在竞争过程中占据了主流时间长了，这些产品中的协议和技术成了标准。（TCP/IP）
性能指标
速率
也可称为数据率、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 Kd/s Mb/s Gb/s Td/s
1Kb/s=10^3b/s
带宽
表示网络的通信线路传送数据的能力。通常是值单位时间从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”单位是“比特每秒”。也指网络设备所支持的最高速度。
吞吐量
表示在单位时间内通过某个网络、信道或接口的数据量。单位b/s, kb/s, Mb/s等。
时延
指数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。也叫延迟或迟延。单位是s。
发送时延（传输时延）：从发送分组的第一个比特算起，到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间。
发送时延 = 数据长度 / 信道带宽（发送速率）
传播时延：电磁波在信道上传播一定距离所花费的时间。
传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率
排队时延：等待输入/输出链路可用。
处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理，例如分析分组的首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验或查找适当的路由等。
时延带宽积
时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度，单位为bit。 即“某段链路现在有多少比特”
时延宽带积=传播时延*带宽
往返时延RTT
从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认(接收方收到数据后立即发送确认)，总共经历的时延。
RTT = 往返传播时延（传播时延 * 2）+ 末端处理时间+（末端处理时间）（可省略）
利用率
分为两种
1.信道利用率 = 有数据通过时间 / (有+无)数据通过时间
2.网络利用率 = 信道利用率加权平均值
分层
为什么要分层？
1.发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。
2.要告诉网络如何识别目的主机。
3.发起通信的计算机要查明目的主机是否开机，并且与网络连接正常。
4.发起通信的计算机要弄清楚，对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备工作。
5.确保差错和意外可以解决。
6.……
由此可见：问题过于庞大，需要细分处理
分层的基本原则：
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.整个分层结构应该能促进标准化工作。
正式认识分层结构
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。
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（水平方向）。协议三要素：
1.语法：即数据与控制信息的结构或格式。
2.语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
3.同步：即事件实现顺序的详细说明。
接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口，下层为上层提供服务的接口（垂直方向）。
服务：下层为相邻上层提供的功能调用。
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。
PCI协议控制信息：控制协议操作的信息。
PDU协议数据单元：对等层次之间传送的数据单位。
数据传输时，PDU不断成为下一层的SDU，一直向下传递。
ps:
1.网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。
2.计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。
3.每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。
4.计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。
5.第n层在向n+1层提供服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。
6.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。
7.体系结构是抽象的，而实现是指能运行的一些软件和硬件。
ISO/OSI 7层参考模型（法定标准）
目的：支持异构网络系统的互连互通
国际化组织（ISO）于1984年提出开放系统互连OSI模型，但是因为一些原因被淘汰。
ISO/OSI参考模型通信过程
应用层
应用层距离主机最近，是用户与网络的界面。
所有能和用户交换产生网络流量的程序。
典型的应用层服务：
1.文件传输（FTP）
2.电子邮件（SMTP）
3.万维网（HTTP）
表示层
主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
主要功能：
1.数据的格式变换（编码和解码）
2.数据的加密解密
3.数据的压缩和恢复
主要协议：JPEG、ASCII
会话层
向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
这是会话，也是建立同步(SYN)。
主要功能：
1.建立、管理、终止会话。
2.使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步。
3.校验点：将一个大文件切分成几个部分，每部分插入一个校验点，当传输出现故障时，可继续从以传输的部分开始继续传输（断点续传）。
主要协议：ADSP、ASP
传输层
负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报。
主要功能：
1.可靠传输、不可靠传输：可靠传输将数据分成报文段发送，并拥有确认机制，不可靠传输则直接发送。
2.差错控制：检查错误
3.流量控制：协调发送端和接收端的速度。
4.复分复用
5.复用：多个应用层进程同时使用一个传输层协议传输数据。
6.分用：多个应用层进程同时使用一个传输层协议接收数据。
主要协议：TCP、UD
网络层
主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，传输单位是数据报。
当数据报过长时，将数据报进行切割成小的分组，在进行传输。
主要功能：
1.路由选择：选择最佳路径
2.流量控制
3.差错控制
4.拥塞控制：若所有结点都来不及接受分组，而要丢弃大量分组的话，网络就处于拥塞状态。因此要采取一定措施，缓解这种拥塞。
主要协议：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP.、RARP、OSPF
数据链路层
主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧，传输单位是帧。
主要功能：
1.成帧：定义帧的开始和结束
2.差错控制：帧错 + 位错
3.流量控制
4.访问（接入）控制：控制对信道的访问
主要协议：SDLC、HDLC、PPP、 STP
物理层
主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输，传输单位是比特。
透明传输：指不管所传数据是什么样的比特组合都应当能够在链路上传送。
主要功能：
1.定义接口特性
2.定义传输模式：单工、半双工、双工
3.单工：数据传输只支持数据在一个方向上传输。
4.半双工：双方都可以作为发送方和接收方，但不能同时发送信息（对讲机）。
5.双工：双方都可以作为发送方和接收方，可以同时发送信息（打电话）。
6.定义传输速率
7.比特同步
8.比特编码
主要协议：Rj45、802.3
TCP/IP协议
OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点
1.都分层。
2.基于独立的协议栈的概。
3.可以实现异构网络互联
OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
1.OSI定义三点:服务、协议、接口。
2.OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议。
3.TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
由7层ISO参考模型和5层TCP/IP参考模型衍生出的5层参考模型
五层参考模型的数据封装和解封装
数据传输就是一个“打包拆包”的过程。
数据链路层中需要添加头部信息和尾部信息。
物理层类似一个傻瓜层，只是将数据转换为比特流
