从零开始的计网学习——计算机网络概述（计网入门就看这篇！）

第二章物理层学习！

第三章数据链路层！（内容超多）

第四章网络层学习（计算机网络重点章节）

第五章运输层——计算机网络核心章节，必看！

第六章应用层——HTTP协议等都在这里

以上都是本从零开始系列的计网学习其他几个章节，各位想学习计网的其他内容的可以关注一下。

来源视频：计算机网络微课堂——湖科大

第一章 概述

文章目录

• • 第一章 概述
  • • 1.1计算机网络中在信息时代的作用
    • 1.2因特网概述
    • • 1 网络、互联网和因特网
      • 2 因特网发展的三个阶段
      • 3 因特网的标准化工作
      • 4 因特网的组成
    • 1.3三种交换方式
    • • 1 电路交换
      • 2 分组交换
      • 3 报文交换
      • 4、三种交换对比
      • 5、优缺点对比
    • 1.4 计算机网络的定义和分类
    • • 定义：
      • 分类：
    • 1.5 计算机网络中的性能指标
    • • 速率：
      • 带宽：
      • 吞吐量：
      • 时延：
      • 时延宽带积：
      • 往返时间RTT：
      • 利用率：
      • 丢包率：
    • 1.6 计算机网络体系结构
    • • 1 常见的计算机网络体系结构
    • 2 计算机网络结构分层的必要性
    • • 3 计算机网络体系结构分层思想举例
      • 4 计算机网络体系结构中的术语
      • 结束语
  • 如果觉得文章写的还不错，麻烦点个赞支持一下，欢迎评论，互相交流学习。

1.1计算机网络中在信息时代的作用

计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。

计算机网络已经成为像水、电这些基础设时一样，成为我们生活重不可或缺的一部分。

1.2因特网概述

1 网络、互联网和因特网

网络：网络由若干节点和连接这些节点的链路组成。

区分：

internet：互联网，这是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互联而成的网络，网络之间的通信协议可以是任意的。

Internet：因特网，专有名词，指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，是采用TCP/IP写一族作为通信的规则。

2 因特网发展的三个阶段

基于ISP的三个结构互联网

4 因特网的组成

边缘部分：由所有连接在因特网的主机组成，是用户直接使用的，用来通信和资源共享的设备。

核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘服务提供服务的。

在图中，每个电路交换都需要建立一条物理通路，每条连接都是不可抢占，一直存在的。

电路交换的步骤：

1、建立连接（分配通信资源）

2、通话（一直占用通信资源）

3、释放连接（归还通信资源）

在建立后不论通信资源有没有使用，都不会进行中断，除非用户中断。

2 分组交换

把整块数据/信息分为多个数据段（相对于报文传输而言），数据段分开传输。在数据段前面加上首部后，成为一个分组。以分组为单位传输。

3 报文交换

每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的通信情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。

4、三种交换对比

电路交换：

在报文交换中，把整个报文先传送到相邻节点交换机，节点交换机进行储存下来后进行查表转发，转发到下一个节点交换机。

分组交换：

有线网络主要双绞线(日常使用网线)、光纤。

无线网络主要是WIFI。

总线型网络：

星型网络是将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备现在一般是交换机。

优点：便于网络的集中控制和管理。

缺点：成本高，中央设备对故障敏感。

环形结构：

在网状结构中，每个节点至少由两条路径与其他节点相连接，多用在广域网中。

优点：可靠性高。

缺点：控制复杂，线路成本高。

在以上四种结构中可以组合任意的更加复杂有效的结构。

1.5 计算机网络中的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能。

常用的性能指标有8个 ?

速率：

首先先了解比特：

比特：计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个1或0。

基本单位：bit(b) 比特
常用单位：

速率就是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率。

基本单位：bit/s(b/s，bps)

常用单位：

注意！！

数据单位bit中K = 2^10B

数据单位bit中K = 10^3B

所以在计算过程中二者存在一定差距，不要弄错了。

带宽：

带宽在模拟信号系统中表示的是信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围，也就是传输过程中最大频率与最小频率的范围。

带宽中计算机网络中的意义：

用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一个点所能通过的“最高数据率。

单位：b/s(kb/s, Mb/s, Gb/s, Tb/s)，与速率相同。

在日常生活中的宽带带宽除以8，一般就是平时使用中的最高传输速率。（1B = 8bit）

是一个很重要的计算机网络性能指标。直接关系网络的应用体验。

吞吐量：

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。

吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制。

时延：

发送时延：源主机将分组发送出去产生的时延。

计算方式： 分组长度(b) / 发送速率(b/s)。

发送速率 = min[网卡发送速率，信道带宽，交换机或路由器的接口速率]

发送效率是一个短板效应，由速率最低的模块决定，所以在选择网线、路由器等设备时，要考虑到整体的速率平衡问题。

传播时延:分组在线路中传播产生的时延。

计算方式：信道长度(m) / 电磁波传播速率(m/s)

处理时延：路由器收到分组后对其进行存储转发产生的时延。

一般不方便计算。

时延宽带积：

传播时延和带宽的乘积。

若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特。

实际上就是一个比特到达终点的单位时间内传输的比特个数。

链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

往返时间RTT：

一个网络请求双向交互一次所需的时间。

往返时间RTT也是一个重要的性能指标

可以更好的了解到网络的情况。

利用率：

信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。

网络利用率是全网络的信道利用率的加权平均。

根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增大。如图所示：

是法律上的国际标准。
TCP/IP体系结构


在五层结构中，各层负责任务如下：

应用层：按照http请求的协议，构建报文。然后交付给运输层处理。

运输层：给http请求加上一个头部，使其成为一个TOP报文段。其头部的作用是识别进程和实现可靠传输（TCP的特点）。而后交给网络层处理。

网络层：给TCP报文段加上一个IP头部，使其成为IP数据报。其首部作用是为了使该数据段可以在互联网上传输。而后将其交付给数据链路层处理。

数据链路层：给IP数据报添加一个首部和一个尾部，使其成为帧（按帧传输）。

其首部的作用是使其能够在一段链路或者网络上传输，以及被目的交换机接收并处理。

其尾部的作用是为了让目的主机检查是否有误码。

最后将其交给物理层。

物理层：将帧看作是比特流（01编码），由于是在以太网传输，因而给其加上前导码，便于传输。并且将其变成相应的信号发送到传输媒体。

此时，发送端处理结束。

由于接收端的过程就是发送端的逆过程，不再进行啰嗦。

4 计算机网络体系结构中的术语

实体：

实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

对等实体是指通信双方相同层次中的实体。

语法定义了所交换信息由那些字段以及何种顺序构成。

语义定义通信双方所要完成的操作。例如，主机HTTP的GET请求给Web服务器，Web服务器收到后执行相应的操作，然后给主机发回HTTP的响应。

同步定义通信双方的时序关系。例如，TCP的“三报文握手”建立连接。

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。

示例：

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。

服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包。

多个SDU可以合成为一个PDU；一个SDU也可划分为几个PDU。

结束语

第一章主要是概述部分，还是在打基础部分，在此部分中主要学习的还是一些概念性的术语。不过不要忽视这些基础，有个好的基础在后面的学习会更加轻松自然。

建议在后续章节的学习中偶尔回来回翻一下第一章的内容，加深对整个计算机网络的认识。

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来源：Nimrod__