概述
- 计算机：运行网络程序。如PC、服务器和智能手机等。
- 通信线路：传输介质，如 铜线、光纤和无线电等。互联设备，如路由器和交换机等。
- 协议：规定了通信的规则。如以太网、IP、TCP 和 HTTP 等协议。
- 资源共享：硬件、软件和信息等资源的共享。
- 计算机网络：用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的计算机互相连接，根据网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息系统。
一、计算机网络使用
商业应用：如电子商务等。
家庭应用：网上冲浪、家庭购物、娱乐等。
移动用户：无线网络和移动计算机的组合。
其他的应用：传感器网路、可穿戴计算机(智能手表、智能眼镜等)。
社会问题：不良信息发布、网络犯罪等等。
二、网络硬件
计算机网络按传输技术分类：
- 广播式网络
- 点到点网络
2.1 广播式网络
- 广播：数据包的地址域中使用一个特殊编码，数据包发送给网络上所有机器。
- 多播：数据包发送给网络上一组机器。
2.1.1 广播式网络特点
- 只有一个通信信道，网上所有机器共该信道。
- 任何一台机器发送的数据包都可以被其他机器收到。
- 数据包的地址域指明该数据包应被哪台机器接收
- 收到一个数据包后，检查地址域；若该数据包时发送给自己的，则处理该数据包，否则丢弃该数据包。
关键技术：介质访问控制方法。
注意：两个以上机器同时发送会产生冲突。
2.2 点到点网络
2.2.1 点到点网络特点
一条线路连接两台机器(点到点)
两天机器的传输要经过多台网络互连设备(一般情况下)
两天机器的传输有多条路径可供选择(一般情况下)
关键技术：路由选择
计算机网络按距离尺寸分类：
个域网、局域网、城域网、广域网、因特网。
2.3 个域网 (PAN)
允许设备围绕着一个人通信。比如：蓝牙。
2.4 局域网(LAN)
在一个建筑物内或一个公司内，也可远到几千米，分为有线局域网和无线局域网。
- 有线局域网，如以太网 ，10Mbps-400Gbps，延迟低(微秒或纳秒量级)，很少有传输错误
- 无线局域网，如：WiFi(IEEE 802.11)，11Mbps-几Gbps
2.5 城域网
其范围可覆盖一个城市。分为有线城域网和无线城域网。
- 有线城域网，如基于有线电视的城域网。
- 无线城域网，如IEEE 802.16(WiMax)，IEEE制定的全球3G标准之一
2.6 广域网
跨越了一个很大的地域，通常包括一个国家或一个洲，包含了大量的机器称为主机，这些主机通过通信子网连接起来
- 通信子网(简称子网)的功能：把信息从主机传到另一台主机
- 子网由两个独立部分组成：传输线路和交换单元
2.7 互联网
一组相互连接起来的网络，将一个LAN和一个WAN连接起来，或将两个LAN连接起来，就构成了一个互联网。
因特网：特定的、世界范围内的互联网。
三、网络软件
3.1 协议层次结构
为了降低网络设计的复杂性，大多数网络都按，层次的方式来组织
- 每一层都建立在它的下层的基础之上
- 每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加 以屏蔽
分层的好处 ：
- 每一层不需要知道下一层是如何实现的，只需要知道层间的接口和所提供的服务
- 当某一层协议发生改变时不影响上下层协议
- 结构上分开，各层可采用最适合的技术
- 易于实现和维护，促进标准化
协议： 计算机网络的同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则和约定
第n层协议：一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，对话中用到的规则和约定合起来称为第n层协议。
- 对等体：不同机器中包含对应层的实体，对等体用协议进行通信
- 接口：定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务
- 网络体系结构：层和协议的集合
- 协议栈：一个特定系统所使用的一组协议(每层有协议)
注：对等体间进行的是虚拟通信，物理介质上进行的是实通信
3.2 面向连接服务和无连接服务
面向连接的服务：
- 在使用时要先建立连接
- 使用该连接传输数据
- 传输结束后释放连接
无连接服务：
- 不需要建立和释放连接，直接传输数据
- 每个报文都带有完整的地址，并且每个报文都独立于其它报文，由系统选定的路线传递
可靠的服务：接收方要向发送方确认收到了一条消息
不可靠的服务：接收方不必向发送方确认收到了一条消息
3.2.1 面向连接服务的类型
可靠的面向连接服务：
- 报文序列：要保持报文的边界
- 字节流：只是一个字节流，没有任何报文边界
例：发送方发送两个1024字节的报文，当2048字节到达接收方时候，对于报文流，收到的是两个独立的报文，每个报文大小是1024字节；而对于字节流，没有报文的边界，接收到的是一个2048字节的数据单元。
不可靠的面向连接服务：如VoIP
3.2.2 无连接服务的类型
- 数据报服务：特点是不需接收端作任何响应，是一种不可靠的服务
- 有确认的数据报服务：它对每一个报文产生一个确认给发方，是一种可靠的服务
- 请求-应答服务：数据报是接收方每收到一个报文，就向发送方发送一个应答报文，通常被用于实现客户/服务器模式下的通信
3.3 服务原语
一个服务在形式上是由一组原语来描述的，用户进程通过这些原语可以访问该服务。原语告诉该服务执行某个动作，或将某个对等体所执行的动作报告给客户。
例：用于实现一个简单的面向连接服务的5个服务原语
3.4 服务和协议的关系
服务：是某层向它上一层提供的一组原语，但不涉及该操作是如何完成的，服务定义了两层之间的接口，上层是服务的用户，下层是服务的提供者。
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分组的格式和含义。
四、参考模型
4.1 OSI 七层参考模型
国际标准化组织正式发布的标准，由7层构成。
4.1.2 OSI参考模型的物理层
传输原始比特流，处理机械的、电气的和时序的接口及物理传输介质等问题。
例如：网络接插件有多少针，各个针的用途；用多少伏电压表示“1”，多少伏电压表示“0” ；一个比特持续多少纳秒；各信号线的工作顺序和时序；单工、双工还是半双工。
4.1.3 OSI参考模型的数据链路层
- 成帧，并顺序发送这些帧
- 如果是可靠的服务，则接收方必须确认每个已正确接收的帧
- 流量控制，防止高速的发送方“淹没”低速接收方
- 在广播式网络中，如何控制对共享信道的访问
4.1.4 OSI参考模型的网络层
- 路由选择
- 拥塞控制
- 服务质量
- 异构网络互连
4.1.5 OSI参考模型的传输层
接收来自上层的数据，并在必要时把这些数据分割成小的单元，然后把数据单元传递给网络层，并确保这些数据片段都能到达另一端。（是一个真正的端到端的层）
4.1.6 OSI参考模型的高三层协议
- 会话层：允许不同机器上的用户之间建立会话（会话：指各种服务，包括对话控制、令牌管理、同步功能）
- 表示层：解决用户信息的语义、语法表示问题，实现不同信息格式和编码之间的转换
- 应用层：包含了直接针对用户需要的协议，如HTTP、FTP、SMTP、POP3等
4.2 TCP/IP参考模型
TCP/IP协议是ARPANET和因特网上使用的一组协议，是一个协议簇。随着Internet的飞速发展，使得TCP/IP协议得到了广泛的应用，成为事实上 的标准，并形成了TCP/IP的体系结构。
4.2.1 TCP/IP参考模型的主机-网络层
也称网络接口层。管理实际的网络媒体，定义如何使用实际网络(如以太网、WiFi等)传输IP包。
注：TCP/IP参考模型没有真正描述这一部分，只是指出必须使用某种协议与网络相连，以便能在其上传递IP包
4.2.2 TCP/IP参考模型的互联网层
使分组独立地发往目标(可经由不同网络)，定义了分组格式和协议(该协议为 IP协议)。
4.2.3 TCP/IP参考模型的传输层
使源端和目的端主机上的对等实体进行会话。
两个传输协议：
- TCP，可靠的、面向连接的协议，实现端到端的无差错地传输字节流，具有流量控制。
- UDP，不可靠的、无连接协议，用于只有一次的、客户-服务器模式的请求-应答查询的应用，快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音。
4.2.4 TCP/IP参考模型的应用层
主要包含高层协议服务。这些服务使用TCP或UDP来提供因特网服务。
例如：HTTP、FTP、TELNET、SMTP、POP3、DNS、SNMP。
4.2.5 TCP/IP协议栈
信息打包传送：从A到B ：
4.3 OSI、TCP/IP参考模型比较
相同处：
- 都是基于独立的协议栈概念
- 都有功能相似的应用层、传输层、网络层
- 在传输层及传输层以上的层都希望为通信的
- 进程提供端到端的、与网络无关的传输服务
不同处：
- OSI模型使服务、接口和协议三个概念区分明确
- 层的数量不同：OSI模型有7层，TCP/IP模型有4层
- 面向连接和无连接通信的范围：
- OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信
- TCP/IP模型在网络层仅有一种通信模式(无连接)，但在传输层支持两种模式
- TCP/IP模型中不区分、甚至不提物理层和数据链路层
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