计算机网络第一章

大学计算机网络原理第一章的重点内容。通过该思维导图，可以帮助你更好掌握计算机网络 的相关知识。

概述

计算机网络在信息时代中的作用

三大类网络

有线电视网络：传送各种电视节目

计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件

电信网络：提供电话、电报及传真等服务

不同的网络

互联网：当今世界上最大的计算机网络internet

互连网：局部范围互连起来的计算机网络

互联网的两个重要特点

连通性

共享性

互联网概述

互联网基础结构发展的三阶段

从单个网络ARPANET向互联网发展的过程

建成三级结构的互联网

逐渐形成了多层次ISP结构的互联网

互联网的组成

边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。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：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

数据交换方式

电路交换

三阶段

建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用

通信

释放连接释放刚才使用的专用物理通路（释放占用的所有通信资源）

缺点：计算机数据具有突发性，导致通信线路的利用率很低

分组交换

特点：采用存储转发技术

在发送端先把较长的报文划分为较短的、固定长度的数据段

每个数据段前面加上首部构成分组

以“分组”作为数据传输单元

依次把分组发送到接收端

接收端收到分组后剥去首部还原成报文

报文交换

计算机网络的定义

从网络的作用范围进行分类

广域网WAN：几十到几千公里

局域网LAN：局限在较小的范围（如一公里左右）

城域网MAN：5-50公里

个人区域网PAN：十米左右

按拓扑结构进行分类

总线形

优点：结构简单易于扩充组网容易； 信道利用率高； 传输速率高

缺点：故障诊断和隔离困难

星形

优点：结构简单集中管理； 控制简单建网容易； 网络延迟时间短，传输误差小

缺点：需要线缆较多，通信线路利用率不高； 中央节点负荷太重

环形

优点：线缆长度短； 网络整体利用率较高

缺点：故障诊断困难； 环路封闭，不便于扩充； 控制协议较复杂

树形

优点：结构简单，成本低； 节点扩充方便灵活； 故障隔离方便

缺点：对根依赖性大，若故障则全网瘫痪

网状形

计算机网络的性能

性能指标

速率

带宽

吞吐量

时延

组成

发送时延

发送时延=数据帧长度（bit）/发送速率（bit/s）

传播时延

传播时延=信道长度（m）/信号在信道上的传播速率（m/s）

处理时延

排队时延

时延带宽积

时延带宽积=传播时延×带宽

往返时间RTT

利用率

当某信道利用率增大时，该信道引起的时延也迅速增加（利用率并非越高越好）

非性能指标

费用， 质量， 标准化， 可靠性， 可拓展性和可升级性， 易于管理和维护

计算机网络体系结构的形成

协议的体系结构

OSI的体系结构

应用层

为应用程序提供网络服务

直接面向用户的一层，是计算机网络与最终用户间的界面

表示层

数据格式化，加密、解密

处理用户信息的语法表达形式，每台计算机可能有它自己表示数据的内部方法，需要协定和转换来保证不同的计算机可以彼此理解

会话层

建立、维护、管理会话连接

利用传输层提供的端到端数据传输服务，具体实施请求者与服务提供者之间的通信，属于进程间通信范畴

会话层提供服务需要建立连接、数据传输、释放连接等三个阶段，是最薄的层，通常被省略

运输层

建立、维护、管理端到端连接

负责数据通信的最高层，解决的是数据在网络之间的传输质量问题

单位：报文

能监测及修正传输过程中的错误

网络层

IP寻址和路由选择

将数据分成一定长度的分组，负责路由的选择

单位：分组

主要解决分组在通信子网中的路由选择、拥塞控制以及多个网络互联的问题

数据链路层

使用链路层地址来访问介质，并进行差错检测

把原始不可靠的物理层连接变成无差错的数据通道，并解决多用户竞争，使之对网络层显现为一条可靠的链路

有协议：SLIP,PPP,X.25，帧中继

物理层

比特流传输

规定处理与传输介质有关的机械、电气特性和接口

单位：比特

TCP/IP的体系结构

应用层（各种应用层协议，如DNS,HTTP,SMTP等）

运输层（TCP或UDP）

网际层IP

网络接口层（无具体内容）

五层协议的体系结构

应用层

运输层

网络层

数据链路层

物理层

实体、协议、服务和服务访问点

实体表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程

协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合

协议与服务的区别

协议是水平的，即协议是控制对等实体间通信的规则

服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的