【笔记】计算机网络和因特网

1.计算机网络和因特网的概念

1.1计算机网络

计算机网络通过传输介质、通信设备和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和数据传输功能。

1.2什么是因特网

1.2.1具体构成描述

因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界的数以亿计的计算设备的网络。现在，还包括安全系统和非传统因特网端系统，如手机、iPad、电视等，所有这些设备称为主机或端。

• 端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起。
• 当一台端系统要向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字母。由此形成的信息包称为分组。
• 分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的分组，并从它的一条出通信链路转发该分组。目前最著名的类型是路由器和链路层交换机。
• 端系统通过ISP（因特网服务提供商）接入因特网。
• 因特网的主要协议统称为TCP/IP协议。

1.2.2服务描述

从应用程序提供服务的基础设施的角度来描述因特网。

• 涉及多台相互交换数据的端系统的应用程序称为分布式应用程序。
• 与因特网相连的端系统提供了一个API，规定了运行在一个端系统上的软件请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的的软件交付数据的方式。

1.3 网络核心

网络边缘包括应用程序和端系统，网络核心则表示由互联因特网端系统的分组交换机和链路构成的网状网络。

1.3.1分组交换

在网络应用中，端系统彼此交换报文。报文可以执行一种控制功能，也可以包含数据。

• 存储转发传输
  在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接受到整个分组。
• 排队延时和分组丢失
  对于每条相连的链路，分组交换机具有一个输出缓存，也称输出队列。

1.3.2电路交换

在端系统通信期间，预留了端系统间通信沿路径所需要的资源（缓存、链路传输速率）。

1.电路交换网络中的复用

频分复用：按频率划分的不同信道，用户分到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带，可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（带宽指频率带）。
时分复用：按时间划分成不同的信道，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序列号的间隙，可见时分复用的所有用户是在不同时间占用同样的频带宽度。

2.分组交换与电路交换的对比

• 分组交换不适合实时服务。
• 分组交换提供了更好的带宽共享。
• 它比电路交换更简单、更有效，实现成本更低。

1.4分层体系结构

1. 应用层
   网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方。
   相关协议：HTTP、SMTP、FTP
   位于应用层的信息分组称为报文。
2. 运输层
   在运用程序端点之间传输应用层报文。
   相关协议：TCP、UDP
   运输层分组称为报文段。
3. 网络层
   负责将称为数据报的网络层分组从一台主机转移到另一台主机。
   IP协议：定义了在数据报中的各个字段以及端系统和路由器如何作用于这些字段。
   网络层也决定了路由的路由选择协议。
4. 链路层
   在每一个结点（主机或路由器），网络层将数据报下传给链路层，链路层沿着路径将数据报传递给下一个结点。在下一个结点，链路层将数据报上传给网络层。
   链路层分组称为帧。
5. 物理层
   将帧的一个一个比特从一个结点移动到下一个结点。

将这些综合起来，各层的所有协议成为协议栈。以上分层是按因特网的协议栈划分的。另外国际标准化组织（ISO）提出计算机网络组织应大约分成7层，称为开放系统互连（OSI）模型。OSI在应用层下附加了表示层和会话层。表示层的作用是使通信的应用程序能够解释交换数据的含义，这些服务包括数据压缩和数据加密，以及数据描述。会话层提供了数据交换定界和同步功能，包括了建立检查点和恢复方案的方法。

名词缩写：

1. ISP：Internet Service Provider（因特网服务提供商）

2. TCP：Transmission Control Protocol（传输控制协议）
3. IP：Internet Protocol（网际协议）
4. API：Application Programming Interface（应用程序编程接口）
5. FDM：Frequency-Division Multiplexing（频分复用）
6. TDM：Time-Division Multiplexing（时分复用）