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一、计算机网络概述

1、因特网概述

1.1 网络、互连网(互联网)和因特网

  • 网络:由若干节点(Node),和连接这些节点的链路(Link)组成
  • 互联网:多个网络通过路由器互相连接,构成一个覆盖范围更大的网络,即互联网(互连网),因此,互联网是网络的网络
  • 因特网:是世界上最大的互连网络(用户数以亿计,互连的网络数以百万计)

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Internet和internet的区别
  • Internet(因特网)是一个专有名词,它指当前全球最大,最开放的,由众多网络连接而成的特定计算机网络,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,前身为美国的ARPANET
  • internet(互联网or互连网)是一个通用名词,泛指由多个计算机互连而成的网络,这些网络之间的通信协议可以是任意的

1.2 因特网发展的三个阶段

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image.png 基于ISP的三层结构的因特网

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1.3 因特网的标准化工作

因特网协会ISOC是一个国际性组织,负责对因特网进行全面管理,以及在世界范围内促进其发展和使用

  • 因特网体系结构委员会IAB,负责管理因特网有关协议的开发
  • 以太网工程部IETF,负责研究中短期工程问题,主要针对协议的开发和标准化
  • 因特网研究吧IRTF,从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题

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制定因特网的正式标准要经过以下4个阶段:

  1. 因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)
  2. 建议标准(从这个阶段开始成为RFC文档)
  3. 草案标准
  4. 因特网标准

1.4 因特网的组成

  • 边缘部分:由所有连接在互连网上的主机组成。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。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)

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2、三种交换方式

2.1 电路交换(Circuit Switching)

2.2 报文交换(Message Switching)

2.3 分组交换(Packet Switching)

3、计算机网络的定义和分类

4、计算机网络的性能指标

5、计算机网络体系结构

5.1 常见的计算机网络体系结构

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5.2 分层的必要性

  • 计算机网络是个非常复杂的系统。早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。
  • 分层"可将庞大而复杂的问题,转化为若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理
每一层需要面对的问题?
5.2.1 物理层
  • 采用怎样的传输媒体(介质)
  • 采用怎样的物理接口
  • 使用怎样的信号表示比特0和1

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5.2.2 数据链路层
  • 如何标识网络中的各主机(主机编址问题,例如MAC地址)
  • 如何从信号所表示的一串比特流中区分出地址和数据
  • 如何协调各主机争用总线

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5.2.3 网络层
  • 如何标识各网络及网络中的各主机(网络和主机共同编址的问题,例如IP地址)
  • 路由器如何转发分组,如何进行路由选择

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5.2.4 传输层
  • 如何解决进程之间基于网络的通信问题
  • 出现传输错误时,如何处理

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5.2.5 应用层
  • 通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用

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5.3 网络分层思想举例

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5.4 网络体系结构专用术语

5.4.1 实体
  • 实体:任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
  • 对等实体:收发双方相同层次中的实体

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5.4.2 协议
  • 控制两个对等实体进行逻辑通信的规则集合
  • 协议的三要素:语法、语义、同步

image.png 语法:定义所交换信息的格式

image.png 语义:定义收发双方所要完成的操作

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同步:定义收发双方的时序关系

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5.4.3 服务
  • 在协议的控制下,两个对等实体的逻辑通信使得本层能向上一层提供服务
  • 要实现本层协议,还需要使用下面一层所提供的服务
  • 协议 是水平的,服务 是垂直的
  • 实体看得见相邻下层提供的服务,但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说,下面的协议对上面的实体来说是“透明 ”的

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  • 服务访问点:在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口,用于区分不同的服务类型。
    • 数据链路层的服务访问点为帧的“类型”字段
    • 网络层的服务访问点为IP数据报首部中的 “协议字段〞
    • 运输层的服务访问点为“端口号"
  • 服务原语:上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令,这些命令称为服务原语
  • 协议数据单元:对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元
  • 服务数据单元SDU:同一系统内,层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
  • 多个SDU可以合成为一个PDU;一个SDU也可划分为几个PDU。

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