软件开发速学计：入门

有错请在评论区指出，别让我一直理解错误，谢谢。

文章目录

- 1. 概念
- 2. 互联发展的三个阶段（了解下名词）
- - 1. ARPANET向互联发展
  - 2. 三级结构的互联
  - 3. 逐渐形成多层次ISP结构的互联
  - 3. 因特的组成
  - - 3.1 边缘部分
    - - 3.1.1 客户服务器方式（Client/Server方式–CS方式）
      - 3.1.2 对等方式（Peer-to-Peer方式–P2P方式）
    - 3.2 核心部分
    - - 3.2.1 电路交换（Circuit Switching）
      - 3.2.2 文交换（Message Switching）
      - 3.2.3 分组交换（Packet Switching）
      - 3.2.4 三种方式的比较
- 4. 络的分类
- 5. 按作用范围来分的络
- - 5.1 个域（PAN，Personal Area Network）
  - 5.2 局域（LAN，Local Area Network）
  - 5.3 城域（MAN，Metropolitan Area Network）
  - 5.4 广域（WAN，Wide Area Network）
  - 5.5 无线络（Wireless Network）
  - 5.6 其他问题
- 6. 按使用者来分的络
- 7. 按拓扑结构分的络
- - 7.1 总线型结构
  - 7.2 环形结构
  - 7.3 星形结构
  - 7.4 树形结构
  - 7.5 状结构
  - 7.6 混合型拓扑
- 8. 按通信分的络
- - 8.1 点到点
  - 8.2 广播式
- 9. 需要知道的计算机名词
- 10. 络的性能指标
- - 10.1 速率/比特率/数据率
  - 10.2 带宽
  - 10.3 吞吐量/流量
  - 10.4 时延
  - 10.5 时延带宽积
  - 10.6 往返时间（RTT）
  - 10.7 利用率
- 11. 络的体系结构
- - 11.1 面向连接与无连接服务
  - 11.2 服务与协议的关系
- 12 参考模型
- - 12.1 OSI参考模型
  - 12.2 TCP/IP参考模型
  - 12.3 OSI/ISO参考模型和TCP/IP参考模型的比较
  - 12.4《计算机络第五版》使用的模型

1. 概念

络（network）：许多计算机连在一起。

因特（Internet）：全球最大的一个互联，采用TCP/IP 协议族作为通信规则。

注意：互联和因特的英文名的首字母的区分。internet指的是络中的络；Internet是一个专有名词。

2. 互联发展的三个阶段（了解下名词）

1. ARPANET向互联发展

ARPANET：ARPA是美国高级研究计划署（Advanced Research Project Agency）的简称，也可称”阿帕 ”。1969年，ARPANET就是它开发的全球第一个运营的封包交换，也就是互联的始祖。直到1983年，TCP/IP协议成为ARPANET的标准协议，使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用它来相互通信，这才最终诞生了互联。

2. 三级结构的互联

1985年，NSF(美国国家科学基金会)建成了一个NSFNET，把计算机络分成3级，分别为：校园（企业），地区，主干。许多校园（企业）由地区连接，许多地区由主干来连接。这单个三级结构的络完全不能供应互联日益增长的通信量需求，而且随着互联越来越大，政府将主干交给私人来经营。

因特的两大组成部分（边缘部分与核心部分）的特点是什么们的工作方式各有什么特点/p>

边缘部分：就是连接在因特上的所有的主机。边缘部分利用核心部分提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换信息或共享信息。

核心部分：络中的核心部分由许多路由器实现互连，向络边缘中的主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信，即数据交换。

3.1 边缘部分

边缘部分可分为：客户服务器方式（Client/Server方式–CS方式）和对等方式（Peer-to-Peer方式–P2P方式）。

3.1.1 客户服务器方式（Client/Server方式–CS方式）

这个最容易理解，举个例子：比如我们打开英雄联盟客户端，在登录账时，会通过络将登录信息（获取账数据）发送给服务器，然后客户端就等待应答服务器的消息（显示正在载入）；对于服务器获取该信息后，它就执行客户端所请求的账信息，然后就发送回一个应答消息（账数据）。

整个过程都是通过络来通信的，你试试把线拔了并且不连热点，看看能不能登录。而登录后，点击客户端的功能（开房间）这些也是需要络进行通信。所以即使登进去后再拔线，客户端的功能都是无法响应的，并且会显示络连接失败强制你退出客户端的信息。

该方式的缺点就是：如果同一时间很多很多很多人去请求服务器（点击客户端功能），那么络的带宽就会有压力，服务器有负载，一时间内承受不住这么多人的请求。所以有时候我们在客户端点击功能时会很长时间才响应或者响应不了。

不过像英雄联盟有活动时一区爆满，它通过限制人数来解决该问题。

现在站是用BS方式，即浏览器-服务器方式，通信方式也是一样。但是BS方式对电脑配置要求低，且利于维护，安全性还好，而CS容易被反汇编，但是CS对于复杂的业务处理更容易。

3.1.2 对等方式（Peer-to-Peer方式–P2P方式）

以对等方式进行通信，并不区分客户端和服务端，而是平等关系进行通信。在对等方式下，可以把每个相连的主机当成既是主机又是客户，可以互相下载对方的共享文件。比如迅雷下载就是典型的p2p通信方式，还可以看到一个文件下载的人越多越快，嘿嘿。

3.2 核心部分

核心部分可分为：电路交换（Circuit Switching）、文交换（Message Switching）、分组交换（Packet Switching）。

3.2.1 电路交换（Circuit Switching）

电路交换是以电路连接为目的的交换方式，通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道。即使不通信。信道也是独占。

典型的应用就是打电话。当打电话给某人时，会对交换机申请占用通信资源（当我们拨后会等一下，此时就是在申请通信资源）；申请成功后（对方响铃）就会连接到对方，此时就一直占用该通信资源；最后，但我们按下挂断，那么就会释放通信资源。即电路交换的基本过程可分为连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段。

交换机就是来转换、连接通信线路的（电话线），还是由ISP提供，所以要钱的。打一个电话，通过电话线发出信，来到交换机，交换机看看你打的电话是哪里的（电话码是独一无二的，并且是有规则的分配，比如某地区是以什么数字开头的或者以什么数字结尾的这些，跟IP地址一样的，所以不怕找不到或者不怕很混乱）就接到那个地方的通信线路，建立通话。

当然，也有申请不成功的时候，也就是对方正在跟别人通话，此时就会申请失败。这也说明了打电话是单线的，当被人占用后不释放就提示：您拨打的电话正在通话中。

跨省通话，就需要借助更多交换机来连接我与对方的通信。所以你现在可以想想为什么打长途电话比较贵。

图中的t（也就是电路交换和文交换中间的向下的箭头）表示的是传输一段文所用的时间。

解释：

电路交换，在建立A到D的连接过程中，中间的B和C就是交换机，帮忙转换线路到目的地D，但连接建立完后会给个确认信息（不然就是提示对方正在通话中），称为建立延迟；然后就到了数据传送阶段，多少数据就发多少，而发送这些文需要时间，称为传送延迟；最后连接释放所需的时间，称为释放延迟。把这三个延迟加起来就是总时间。
文交换，可以看出，就从A开始直接将整段文发送，然后在该过程中都需要将该文经转发多个地方后才到达D。该交换有传送延迟，即发送文的时间，当然B处的两个文之间有处理时间，即处理这些文，然后要转发到哪个地方这些。所以总时间是处理延迟加上传送延迟。
分组交换，这是采用并发式发送组，即当第一个组发送后，B点接收到了；当在B点开始发送到C时，第二个组也开始发送到B；接着当第一个组送到目的地D，第二个组要从B发送到C，此时第三个组也开始发送到B。这就是并发式发送，这样的速度是很快的，线路的利用率高。

总结：由图就可以看出，分组交换的传输速度是最快的。

4. 络的分类

总结了这么多。。不同书有不一样的说法，但大致就是下面这些。

按作用范围（地理位置）来分有：
- 个域（PAN，Personal Area Network）
- 局域（LAN，Local Area Network）
- 城域（MAN，Metropolitan Area Network）
- 广域（WAN，Wide Area Network）
- 无线络（Wireless Network）
按使用者来分有：
- 公用
- 私用
按拓扑结构来分有：
- 总线型结构
- 环形结构
- 星形结构
- 树形结构
- 状结构
- 混合结构
按交换方式来分有：
- 电路交换
- 文交换
- 分组交换
工作模式来分：（上面有说）
- 客户机/服务器（CS）
- 对等（P2P）
按通信来分：
- 点对点
- 广播式
传输介质来分：
- 有线
- 光纤
- 无线

5. 按作用范围来分的络

5.1 个域（PAN，Personal Area Network）

个域允许设备围绕着一个人进行通信，其覆盖范围一般在10米半径以内。

个域可分为无线个域和有线个域。

无线个域：用无线搭建的，比如蓝牙，蓝牙打印机。
有线个域：用线缆搭建的，比如USB，个人用的打印机。

5.2 局域（LAN，Local Area Network）

局域是一种私有络，是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般在一座建筑物内或建筑物附近，比如家庭、办公室或工厂。局域络被广泛用来连接个人计算机和消费类电子设备，使它们能够共享资源和交换信息。当局域被用于公司时，它们就称为企业络。局域的覆盖范围一般是方圆几千米之内。

局域可分为无线局域和有线局域。

无线局域：比如WIFI。WIFI还可以使用中续器扩大WIFI信范围。
有线局域：通常情况下，有线局域的运行速度在100Mbps到1Gbps之间，延迟很低（微秒或者纳秒级），而且很少发生错误。较新的局域可以工作在高达10Gbps的速率。和无线络相比，有线局域在性能的所有方面都超过了它们。比如以太（Ethernet）连接的络——教室机房、家庭络。

1Mbps（兆比特/秒）等于1 000 000 比特/秒。
以太（Ethernet）是一种计算机局域技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信和介质访问层协议的内容。

总线拓扑结构的优点：
(1)总线结构所需要的电缆数量少，线缆长度短，易于布线和维护。
(2)总线结构简单,又是元源工作,有较高的可靠性。传输速率高，可达1~100Mbps。
(3)易于扩充,增加或减少用户比较方便，结构简单，组容易，络扩展方便
(4)多个节点共用一条传输信道，信道利用率高。

总线拓扑的缺点：
(1)总线的传输距离有限,通信范围受到限制。
(2)故障诊断和隔离较困难。
(3)分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能。站点必须是智能的，要有媒体访问控制功能,从而增加了站点的硬件和软件开销。

7.2 环形结构

在环型拓扑中各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环路上任何节点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。环型中的数据可以是单向也可是双向传输。由于环线公用，一个节点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某节点地址相符时，信息被该节点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口节点为止。

星型拓扑结构的优点：
（1）结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。
（2）络延迟时间较小，传输误差低。
（3）在同一段内支持多种传输介质，除非中央节点故障，否则络不会轻易瘫痪。
（4）每个节点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离，可以很方便地排除有故障的节点。

因此，星型络拓扑结构是应用最广泛的一种络拓扑结构。
星型拓扑结构的缺点：
（1）安装和维护的费用较高
（2）共享资源的能力较差
（3）一条通信线路只被该线路上的中央节点和边缘节点使用，通信线路利用率不高
（4）对中央节点要求相当高，一旦中央节点出现故障，则整个络将瘫痪。

星型拓扑结构广泛应用于络的智能集中于中央节点的场合。从趋势看,计算机的发展已从集中的主机系统发展到大量功能很强的微型机和工作站，在这种形势下，传统的星型拓扑的使用会有所减少。

7.4 树形结构

树型结构树形络也叫多星级型络。树形络是由多个层次的星型结构纵向连接而成，树的每个节点都是都是计算机或转接设备。

下图是交换机：

型拓扑的优点：
(1)节点间路径多，碰撞和阻塞减少。
(2)局部故障不影响整个络，可靠性高。

型拓扑的缺点：
(1) 络关系复杂，建较难，不易扩充。
(2) 络控制机制复杂，必须采用路由算法和流量控制机制。

7.6 混合型拓扑

混合型拓扑是将两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑。

一种是星型拓扑和环型拓扑混合成的”星-环”拓扑，另一种是星型拓扑和总线拓扑混合成的”星-总”拓扑。

这两种混合型结构有相似之处，如果将总线拓扑的两个端点连在一起也就变成了环型拓扑。

混合型拓扑的优点：
(1)故障诊断和隔离较为方便。一旦络发生故障，只要诊断出哪个络设备有故障，将该络设备和全隔离即可。
(2)易于扩展。要扩展用户时，可以加入新的络设备，也可在设计时，在每个络设备中留出一些备用的可插入新站点的连接口。
(3)安装方便。络的主链路只要连通汇聚层设备，然后再通过分支链路连通汇聚层设备和接入层设备。

混合型拓扑的缺点：
(1)需要选用智能络设备，实现络故障自动诊断和故障节点的隔离，络建设成本比较高。
(2)像星型拓扑结构一样，汇聚层设备到接入层设备的线缆安装长度会增加较多。

8. 按通信分的络

8.1 点到点

将两台独立的计算机连接起来。星型、环形采用这种传输方式。

8.2 广播式

在一个广播式的络上，通信信道被络上的所有机器所共享；任何一台机器发出的数据包（简单理解就是数据在传输时为了快分组拆成几块，这些数据块称为数据包）能被所有其他任何机器收到。无线和总线型络属于这种类型。

有些广播系统还支持给一组机器发送数据包的模式，这种传输模式称为组播。

9. 需要知道的计算机名词

结合《计算机络第五版》，计算机络有很多名词，可以了解一下一些名词。

万维（World Wide Web，简称www）：是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联访问。是互联的功能之一，在上冲浪时就是在使用万维，使用微信，qq，上传文件（FTP）就不是使用万维。（参考）
虚拟专用（Virtual Private Networks，VPN）：可以将不同地点的单个络联结成一个扩展络。也就是终结”地理位置的束缚”。
（无线）射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）：RFID标签是一种无源芯片（无电池，），公交卡、二代身份证、食堂餐卡等里面就有这种芯片，然后利用无线射频识别技术对带有RFID标签的东西进行通信，读取信息。无电池是最早的，现在也有有电池的，比如高速公路上的不停车收费那个。
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）：像移动手机上都装有GPS接收器，一打开就可以知道我们的位置。当然位置是可以虚拟的。
进场通信（NFC）：是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的，可以看成是RFID的子集。像现在手机都带有NFC，就可以充当RFID智能卡（模拟）与RFID读写器互动进行消费；也可以充当读写器，对公交卡进行充值。
钓鱼（Phishing）邮件/ 站：钓鱼就是伪装成一个看起来可以信赖的邮件/ 站，这类通常诱使你吐露敏感信息，比如密码，身份证账，银行卡账等。
数据包：包(Packet)是TCP/IP协议通信传输中的数据单位，一般也称“数据包”，也可以叫“数据 ”。在包交换络里，单个消息被划分为多个数据块，这些数据块称为包，它包含发送者（IP地址）和接收者的地址信息。是在络层中的。
数据帧：数据帧中包含数据包，是在数据链路层中的。带有MAC地址。
文（message）：在不同的上下文中有不同的称呼，上面的数据包就是络层中的文。
通信子：通信子由各种络通信设备（如路由器、交换机）和通信线路组成，负责数据传输。
资源子：资源子由计算机、外部设备（如打印机）组成，负责处理数据。
子 (subnet)：为了确定络区域，分开主机和路由器的每个接口，从而产生了若干个分离的络岛，接口端连接了这些独立络的端点。这些独立的络岛叫做子 (subnet)。
模拟信：指用连续变化的物理量表示的信息。
模拟信道：传输模拟信 ,如调幅或调频波。
数字信道：传输二进制脉冲信（也称数字信）。
数字用户线（DSL）：Digital Subscriber Line，它重复使用连到各家的电话线进行数字数据的传输。
非对称数字用户线路（ADSL)：Asymmetric Digital Subscriber Line，利用现有的一对电话铜线，为用户提供上行（上传文件）、下行（下载文件）非对称的传输速率（即带宽）。这里是普通宽带上，现在我们用的是光纤上的，所以更快。
调制解调器（modem，俗称猫）：取自调制（modulator）和解调（demodulator），指任何一种在数字比特和模拟信之间作转换的设备。就是我们家里常说的光猫。

10. 络的性能指标

10.1 速率/比特率/数据率

连接在计算机络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率。单位是b/s，kb/s，Mb/s或者Mbps，Gb/s。当提到络的速率时，往往指的是额定速率或标称速率（理想速率），并非络实际上运行的速率。

换算公式：1MB/s = 8b/s = 8Mbps

数字信道：传输比特的信，比如再看电影时就得给我们开通一个数字信道，下载文件时又得给我们开通一个数字信道。
所以是建立在一个接收方和一个发送方，速率是在这信道的两端点间每秒传输的比特量。

10.2 带宽

数据通信邻域中，数字信道所能传送的最大理论速率值。ISP说的速一般指带宽。单位是b/s或者Mbps，kb/s，Mb/s，Gb/s。其实带宽包括上行速率（上传文件的速率）和下行速率（下载文件的速率），两者的速率是由ISP提供的，如果是普通的电话线（电缆）则上下是不对称的，现在是光纤上，所以上下都是对称的，即100M的带宽理论上的上行速率和下行速率都可以跑满100M。

络提供商（ISP）给我们家装宽带，说给你的络速率有100M呢，但实际上你下载东西到达100M了吗实说的100M是比特（上限），即100Mb/s或者100Mbps，而电脑显示的是字节，也就是说可到达的最大速率是100/8=12.5MB/s。注意大写B（字节）和小写b（比特）。

区别好：一个是在电脑显示的单位（MB/s），一个是络中常用的单位（Mbps）。

可以看自己的电脑的卡支持多少兆的带宽。所以速不仅跟ISP提供的带宽有关系还跟硬件有关。如果遇到ISP提供的带宽和卡支持的带宽不一样会怎样，那就会默认自动选取一个最合适的带宽（一般会选一个最低的）。

10.7 利用率

这里的利用率指的是信道利用率

利用率 = 有数据通过的时间 / （有+无）数据通过的时间

有数据通过的时间一般指发送时延。（有+无）数据通过的时间可能包括往返时间（RTT）、发送时延，处理时延。

络利用率：信道利用率加权平均值。

11. 络的体系结构

为了降低络的复杂性，绝大多数络都组成一个层次栈（a stack of layer）或分级栈（a stack of level）。每一层都建立在其下一层的基础之上。层的个数、每层名字和内容以及功能各个络不尽相同。每一层的目的都是为其上层提供特定的服务，下层如何实现这些服务上层并不需要知道。

需要了解的名词：

实体（Entity）：交换信息的硬件或软件进程。
协议（Protocol）：是指通信双方（一对实体）就如何进行通信的一种约定。协议就好像语言，我们中国人和外国人交流时，肯定要用同种语言才可以交流。
服务（Service）：下层向上层提供服务，上层需要使用下层提供的服务来实现本层的功能。
接口（Interface）：接口定义了下层向上层提供哪些哪些原语（操作）和服务。
对等体（Peer）：不同机器上构成相应层次的实体。

这张图的含义：主机1向主机2通信时，是从主机1（第5层）开始通过接口把数据向下传输：第5层-》第4层-》…第1层，每一层中的数据会被处理，所以数据名称叫法有所改变，这里先不说。然后通过物理介质（电线，光纤）把数据传到主机2的第1层，然后一直向上传递到主机2的第5层。两台主机中相同层次的协议要相同，才可以把数据处理成可识别的数据。

11.1 面向连接与无连接服务

下层可向上层提供两种不同类型的服务：面向连接的服务和无连接的服务。

面向连接的服务是按照电话系统建模的（可能会跟电交换混了，等下看下面的比较），服务用户必须先建立一个连接，然后使用该连接传输数据，最后释放连接。最典型的就是TCP协议，这个以后再说。
无连接的服务是按照邮政系统建模的，每个信件（文）都必须携带完整的目标信息，不需要与接收方建立连接。最典型的就是UDP协议，这个也以后再说。

面向连接的服务：可靠性传输，即数据能保证送到对方。流量控制，防止大量数据对络带来冲击，保证用户络高效而稳定运行。

面向无连接的服务：实时性强，比如应用在QQ聊天这些。可靠性不是那么高，结合上面的信件也有丢失的时候，只能重发。但是传输速度快，并不需要建立连接。

百度百科，刚好在百度百科看到对它们的区别解释
电路交换和分组交换 VS 面向连接和无连接:

电路交换和分组交换是强调在通信时用户对络资源的占用方式：
电路交换是在连接建立后到连接释放前全程占用信道资源，而分组交换则是在数据传送是断续占用信道资源(分组在哪一条链路上传送就占用该链路的信道资源)。
面向连接和无连接则强调通信必须经过什么样的阶段：
面向连接必须经过三个阶段：“建立连接→传送数据→释放连接”，而无连接则只有一个阶段：“传送数据”。

分组交换中可以是面向连接的服务也可以是无连接的服务；电路交换只能是面向连接的服务。

11.2 服务与协议的关系

服务定义了该层准备代表其用户执行哪些操作，但它并不涉及如何实现这些操作。服务与

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