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计算机 络-第一章-计算机 络概述笔记(未完)

• 行业观察

01-计算机 络概述

1.1 计算机 络的定义和特点

? “ 络”是一个统称，泛指把人或物互连在一起而形成的系统。

1.1.0 分类

电信 络 有线电视 络 计算机 络
提供电话、电 及传真等服务 向用户传送各种电视节目 使用户能在计算机之间传送数据文件

三 融合

? 电信 络和有线电视 络都逐渐融入了现代计算机 络的技术。

1.1.1 定义

  • 由一些通用的、可编程的硬件互联而成。
  • 而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信 ）。
  • 这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
重要的两点 包含
多种硬件 计算机、智能手机、智能传感器
多种应用 数据、语音、视频，以及今后可能出现的各种应用

专业定义

? 计算机 络利用通信设备和通信介质，将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的 络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。

计算机 络四部分

? 计算机系统 / 络设备 / 通信介质 / 通信协议

1.1.2 特点

连通性(Connectivity) 共享(Sharing)
上 用户之间交换信息 资源共享

1.2 互联 概述

1.2.1 互联 概念（Internet）

  • 由数量极大的各种计算机 络互连起来而形成的一个互连 络。
  • 采用TCP/IP协议族作为通信规则
  • 是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机 络

互连 (internet) 和 互联 (Internet) 的区别

  • Internet(互联 或因特 )：指计算机 络。前身为 ARPANET
互联 (Internet) 互连 (internet)
相似之处 络的 络 络的 络
不同之处 利用路由器将各种计算机 络互连起来而形成的一个 覆盖全球的、特定的互连 泛指由多个计算机 络互连而成的 络
采用TCP/IP协议族作为通讯的规则 除TCP/IP 外，还可以使用其他协议
专有名词 通用名词
  • 注：任意把几个计算机 络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信，这样构成的是一个互连 (internet)，而不是互联 (Internet)。

1.2.2 互联 发展的三个阶段

  • 第一阶段：单个 络 –> 互联

    • 1983年(互联 的诞生时间)，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。

  • 第二阶段：建成三结构的互联

    • 分为主干 、地区 和校园 (企业 )

  • 由欧洲原子核研究组织 CERN 开发
  • 大大方便了广大非 络专业人员对 络的使用
  • 成为互联 的这种指数级增长的主要驱动力。

1.2.3 互联 的标准化工作

  • 互联 的标准化工作对互联 的发展起到了非常重要的作用。
  • 所有互联 标准都以 RFC 的形式在互联 上发表

经历的三个阶段

  • 互联 草案(Internet Draft) ——有效期只有六个月。在这个阶段还不是 RFC 文档**。**
  • 建议标准 (Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。
  • 互联 标准 (Internet Standard) ——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编 STD xxxx**。** 一个标准可以和多个 RFC 文档关联。

注1：现在简化为二个阶段：建议标准，互联 标准。

注2：除了建议标准和互联 标准这两种 RFC 文档外，还有三种 RFC 文档：历史的、实验的和提供信息的 RFC 文档。

1.3 互联 的组成

? 从互联 的工作方式上分为：边缘部分 / 核心部分

  • 边缘部分： 由所有连接在互联 上的主机组成。

    这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

  • 核心部分：由大量 络和连接这些 络的路由器组成。

    这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

    客户程序和服务器程序具备的特点
    • 客户程序：
      • 被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
      • 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
    • 服务器程序：
      • 一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
      • 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
      • 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

    注：客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。

    对等连接方式
    • 对等连接 (peer-to-peer，简写为 P2P ) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
    • 只要两个主机都运行了对等连接软件 ( P2P 软件**)** ，它们就可以进行平等的、对等连接通信。
    • 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
      计算机 络-第一章-计算机 络概述笔记(未完)
    特点
    • 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器
    • 对等连接工作方式可支持大量对等用户（如上百万个）同时工作。

    1.3.2 互联 的核心部分

    • 核心部分要向 络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分任何一个主机都能够向其他主机通信。
    • 路由器(router)：是实现分组交换(packet switching)的关键构成
      • 任务：转发收到的分组
    • 分组转发是 路核心部分最重要的功能
    • 交换技术包括
      • 电路交换
      • 分组交换
      • 文交换等

    1. 电路交换

    • N部电话机两两直接相连，需N(N-1)/2对电线。

    • 随着电话机的数量增多，需使用交换机来完成交换

    • 交换的含义：转接，即按照某种方式动态分配传输线路资源

    • 电路交换是面向连接的，实时性非常强

    电路交换三步骤
    1. 建立连接：建立一条专用的物理通路，占用通信资源。
    2. 通信：一直占用通信资源。
    3. 释放连接：释放/归还刚才占用的通信资源
    电路转换特点
    • 计算机数据具有突发性
    • 通信线路的利用率很低
    电路交换的优点
    • 实时性非常强
    • 突发性
    • 时延非常小
    • 交换成本低
    电路交换的缺点
    • 通信线路利用率非常低
    • 电路接续时间长
    • 通信的效率低
    • 不同类型终端不能互相通信

    2. 分组交换

    • 分组交换采用存储转发技术
    • 分组交换 中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
    • 每个分组在互联 中独立地选择传输路径
    分组交换步骤
    • 在发送端，将较长的 文划分成较短的、固定长度的数据段
    • 添加首部构成分组
      • 分组交换 以”分组”作为数据传输单元
        • 每一个分组的首部都含有地址等控制信息
      • 以分组为基本单位在 络中传送
    • 依次把各分组发送到接收端
    • 收到分组后剥去首部，还原 成 文
    • 恢复还原成原来的 文
    路由器
    • 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线
    • 路由器处理分组过程：
      • 在路由器暂存
      • 查找转发表
      • 找到转发的端口转发
    主机和路由器的作用区别
    • 主机是为用户进行信息处理的，并向 络发送分组，从 络接收分组
    • 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机
    分组交换的优点
    优点 所采用的手段
    高效 在分组传输的过程中动态分配传输宽带，对通信链路是逐段占用
    灵活 为每一个分组独立地选择最合适的转发路由
    迅速 以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
    可靠 保证可靠性的 络协议，分布式多路由的分组交换 ，使 络有很好的生存性
    分组交换的缺点
    • 分组在各结点存储转发时需要排队，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

    3. 电 交换

    • 文交换的时延较长
    电 交换的优点
    • 线路利用率非常高
    • 没有限定带宽，多个用户同时在一条线上传输
    • 实现不同的速率和归程之间的互通
    电 交换的缺点
    • 络传输的时延较大
    • 占用大量交换机的内存和外存
    • 实时性很差

    4. 三种交换技术的比较

    • 若要连接传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速度较快。
    • 文交换和分组交换不需要预先分配传输宽带，在传送突发数据时可提高整个 络的信道利用率。
    • 由于一个分组的长度往往远小于整个 文的长度，因此分组转换比 文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。

    1.4 计算机 络在我国的发展

    • 1980年，铁道部开始进行计算机联 实验
    • 1989年11月，我国第一个公用分组交换 CNPAC建成运行
    • 1994年4月20日，我国用64kbit/s专线正式连入互联
    • 1994年5月，中国科学院高能物理研究所设立了我国的第一个万维 服务器
    • 1994年9月，中国共用计算机互联 CHINANET正式启动
    • 到目前为止，我国陆续建造了基于互联 技术并能够和互联 互连的多个全国范围的公用计算机 络，其中规模最大的就是下面这五个:
      1. 中国电信互联 CHINANET（也就是原来的中国公用计算机互联 )
      2. 中国联通互联 UNINET
      3. 中国移动互联 CMNET
      4. 中国教育和科研计算机 CERNET
      5. 中国科学技术 CSTNET

    1.5 计算机 络的类别

    1.5.1 计算机 络的定义

    • 较好的定义：

      • 由一些通用的、可编程的硬件互联而成。
      • 而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信 ）。
      • 这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

    • 专业的定义

      计算机 络利用通信设备和通信介质，将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的 络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。

    1.5.2 几种不同类别的 络

    • 按照 络的作用范围进行分类
    • 按照 络的使用者进行分类
    • 用来把用户接入到互联 的 络

    1. 按照 络的作用范围进行分类

    • 广域 WAN(Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里
    • 城域 MAN(Metropolitan Area Network)：作用距离约为5-50公里
    • 局域 LAN(Local Area Network)：局限在较小的范围
    • 个人区域 PAN(Personal Area Network)：范围很小，大约10米

    注：若中央处理机之间的距离非常近，则一般称之为多处理机系统，不称它为计算机 络。

    2.按照 络的使用者进行分类

    • 公用 (public network)
      • 按规定缴纳费用的人都可以使用的 络
    • 专用 (private network)
      • 为特殊业务共组的需要而建造的 络

    注：公用 和专用 都可以提供多种服务。如传送的是计算机数据，则分别是公用计算机 络和专用计算机 络

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