第一讲——什么是计算机网络？

什么是计算机网络

• 计算机网络概述
• • 计算机网络的概念
  • 计算机网络的组成
  • 计算机网络的功能
  • 计算机网络的分类
  • • 按分布范图分类
    • 按传输技术分类
    • 按拓扑结构分类
    • 按传输介质分类
  • 计算机网络的标准化工作及相关组织
  • 计算机网络的性能指标

计算机网络概述

计算机网络的概念

一般认为，计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。简而言之，计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合，
在计算机网络发展的不同阶段，人们对计算机网络给出了不同的定义，这些定义反映了当时网络技术发展的水平。这些定义可分为以下三类。

1. 广义观点
   这种观点认为，只要是能实现远程信息处理的系统或能进一步达到资源共享的系统，都是计算机网络。广义的观点定义了一个计算机通信网络，它在物理结构上具有计算机网络的雏形，但资源共享能力弱，是计算机网络发展的低级阶段。
2. 资源共享观点
   这种观点认为，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。该定义包含三层含义：①目的一资源共享；②组成单元一分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；③网络中的计算机必须遵循的统一规则一网络协议。该定义符合目前计算机网络的基本特征。
3. 用户透明性观点
   这种观点认为，存在一个能为用户白动管理资源的网络操作系统，它能够调用用户所需要的资源，而整个网络就像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。用户使用网络就像使用一台单一的超级计算机，无须了解网络的存在、资源的位置信息。用户透明性观点的定义描述了一个分布式系统，它是网络未来发展追求的目标。

计算机中的透明：指某个事物客观存在的，但是这个部件我们用户不能直接使用到，则称之为该部件对用户透明

计算机网络的组成

从不同的角度，可以将计算机网络的组成分为如下几类，

1. 从组成部分上看
   一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成，缺一不可。硬件主要由主机（也称端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（如路由器、交换机等)和通信处理机（如网卡）等组成。软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序等)。软件部分多属于应用层。协议是计算机网络的核心，如同交通规则制约汽车驾驶一样，协议规定了网络传输数据时所遵循的规范
2. 从工作方式上看
   计算机网络（这里主要指Internet,即因特网）可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信（如传输数据、音频或视频)和资源共享；核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务，如图所示。
   1. 总线形网络
      用单根传输线把计算机连接起来。总线形网络的优点是建网容易、增减结点方便、节省线路,缺点是重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感。
   2. 星形网络
      每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备早期是计算机，现在一般是交换机或路由器。星形网络便于集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。缺点是成本高、中心设备对故障敏感。
   3. 环形网络
      所有计算机接口设备连接成一个环。环形网络最典型的例子是令牌环局域网。环可以是单环，也可以是双环，环中信号是单向传输的。
   4. 网状网络
      一般情况下，每个结点至少有两条路径与其他结点相连，多用在广域网中。其有规则型和非规则型两种。其优点是可靠性高，缺点是控制复杂、线路成本高。

   以上4种基本的网络拓扑结构可以互联为更复杂的网络。

   按传输介质分类

   传输介质可分为有线和无线两大类，因此网络可以分为有线网络和无线网络。

   • 有线网络又分为双绞线网络、同轴电缆网络等。
   • 无线网络又可分为蓝牙、微波、无线电等类型。

   计算机网络的标准化工作及相关组织

   因特网的所有标准都以RFC(Request For Comments)的形式在因特网上发布，但并非每个RFC都是因特网标准，RFC要上升为因特网的正式标准需经过以下4个阶段。

   1. 因特网草案(Internet Draft)。这个阶段还不是RFC文档。
   2. 建议标准(Proposed Standard)。从这个阶段开始就成为RFC文档。
   3. 草策标准(Draft Standard)。
   4. 因特网标准(Internet Standard)。

   此外，还有试验的RFC和提供信息的RFC。各种RFC之间的关系如下图所示：
   

   
3. 往返时延(Round-Trip Time,RTT)
   指从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。在互联网中，往返时延还包括各中间结点的处理时延、排队时延及转发数据时的发送时延。
4. 吞吐量(Throughput)
   指单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。
5. 速率(Speed)
   网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称数据传输速率、数据率或比特率，单位为b/s(比特/秒)（或bit/s,有时也写为bps)。数据率较高时，可用kb/s(k=$10^3$)、Mb/s(M=$10^6$)或Gb/s(G=$10^9$)表示。在计算机网络中，通常把最高数据传输速率称为带宽。
6. 信道利用率
   指出某一信道有百分之多少的时间是有数据通过的，即
   $$信道利用率=有数据通过时间/（有+无）数据通过时间$$

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识网络技能树认识身边的计算机网络常见的网络设备22467 人正在系统学习中

来源：绿豆蛙给生活加点甜