计算机网络概述

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前言

试图用最简单的语言概括计算机网络概述可能的考点。麻烦看官老爷点赞关注支持一下动力猿吧！

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一、计算机网络最重要的功能

计算机网络提供给用户多种功能，其中最重要的就是连通性和共享。

二、因特网

最主要的是区分internet和Internet两个概念。

以小写字母i 开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词,它泛指由多个计算机网络互联而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。

以大写字母Ⅰ开始的 Internet（因特网）则是一个专有名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

三、三种交换方式

现在的计算机网络普遍使用分组交换技术，举个例子家家户户都有的路由器就是实现分组交换技术的关键部件（功能是转发接收到的分组）。人们不是一开始就使用分组交换的，经历了电路交换到报文交换再到分组交换的演化过程。

1.电路交换

电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，当对方收到发起端的信号，双方之间就占用一条专用的物理通路进行通信。

通信过程传输的是连续的比特流，通信过程中双方一直独占该电路。

它的优点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。缺点是线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等。因而电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。

2.报文交换

报文交换以报文为单位进行存储转发，而且采取了“存储——转发”方式。即在网内传输数据时，将用户的报文暂时存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端。

可以看到报文交换不必事先占用一条端到端的链路，而是在存储转发过程中用到哪段链路传输就占用哪段链路的资源。这样网络结点（终端或路由器）之间任意链路只要空闲就可以为任意用户提供服务，利用率大大提高。

报文交换的优点是线路利用率高，一段线路可以传送多个用户的不同数据。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。因而报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。

3.分组交换

分组交换实质上是是在报文交换上改进的，即仍然是基于“存储——转发”方式，但是不再以报文而是以分组为单位存储转发（分组就是把报文按一定长度分割为许多小段，再加上头部信息）。

把报文拆成分组有什么好处呢？妙就妙在通过动态复用技术，我们可以在一条物理线路上同时并行传送多个分组，如上图。也就是说同样是在A到B之间传送一个报文，报文交换要花费一个报文的时延，而分组交换因为是拆成分组同时进行传输，只需花费一个分组的时延。

因而分组交换兼有电路交换和报文交换的优点，因为基于“存储——转发”方式而比电路交换的电路利用率高，又因以分组为单位传输而比报文交换的传输时延小，交互性好。

四、计算机网络的定义和分类

1.定义

计算机网络的最简单的定义是:一些互相连接的、自治的计算机的集合。

互连是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信;
自治是指计算机独立的，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用;

2.分类

了解下面名词的基本概念和区别即可。

五、计算机网络常用的性能指标

1.速率

比特(bit）是计算机中数据量的单位。bit来源于binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。

速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或 kb/s，Mb/s,Gb/s等。

注意速率中也就是后面有/s的K、M、G分别是10的3次方、10的6次方、10的9次方。

空间容量中的K、M、G分别是2的10次方、2的20次方、2的30次方。

2.带宽

“带宽”是“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)。

3.吞吐量

吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口)的数据量，受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4.时延

网络时延由传输时延（发送时延）、传播时延、处理时延和排队时延组成。

（1）传输时延（发送时延)：
我们先强化这样一个概念，想象传输链路是个水管，发送端发送（传输）数据就是不断向管内注水。以发送时间来衡量进入水管的水的长度，然后再以数据率为水管的横截面积表示单位时间进入的水量。

传输时延或发送时延就是要发送的全部数据进入传输链路（进入管口）所需的时间。

计算公式为 数据总长度（体积）/发送速率（横截面积）。

（2）传播时延：
数据刚从水管口进入传输链路开始到到达对面水管口（终端）的时间。

通过水管形象理解，水流从水管一端到达另一端的时间就是传播时延。凭感觉也知道这个时间应该和水的流速有关系而不是和水管的横截面积（数据率）有关系。所以我们突然发现，原来传播时延和数据率无关！那么传播时延相关的这个“流速”是什么呢？它其实是对电信号在光缆中的传播速度的形象。

所以传播时延的计算公式为 信道物理长度/电磁波传播速率。

（3）处理时延和排队时延不方便计算。

5.时延带宽积

6.往返时间RTT

许多情况下，网络上的信息传输不是单方面传输，而是双向交互。往返时间就是从A往B发送传输请求开始，到B的答复返回A的时间。

7.利用率

信道中有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。

8.丢包率

传输过程中丢失的分组数量与总分组数的比。

六、计算机网络的体系结构

1.三种体系结构的关系

（1）OSI（开放系统互联）体系结构是国际标准化组织ISO组织专家学者制定的，目标很宏伟，想让它成为使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架。
但专家学者们深居简出不问世事，导致OSI框架严重落后于市场竞争。等到该标准制定完成后，基于TCP/IP协议的互联网已经抢先占领了全球市场。

（2）占领市场的就是标准，TCP/IP体系结构成为了现如今的事实标准。为了互联全世界不同的网络接口，TCP/IP的网络接口层并没有规定什么具体的内容，因此，本质上TCP/IP体系结构只有上面三层是确定的。

（3）因为TCP/IP结构的网络接口层并没有规定具体的内容，这对于我们学习计算机网络的完整体系结构而言就会缺少一部分内容，因此在学习计算机网络体系结构时往往采取折中的办法，综合OSI和TCP/IP两种体系结构的优点，在TCP/IP体系结构的基础上将网络接口层划分为OSI中规定的物理层和数据链路层，这样更有利于我们的学习。

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总结

第一章的知识很少单独考察，但是比较重要的概念性知识还是要理解清楚，这样非常有利于后面章节的学习。