5、计算机网络概述

一、计算机网络

• 计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
  以上来源百度百科
• 三网（电信网络、有限电信网络和计算机网络）都是一种通信基础设施，三种网络向用户提供的服务不同。计算机网络的端设备是功能强大且具有智能的计算机。利用计算机网络，计算机上运行的各种软件通过彼此之间的通信，能为用户提供更加丰富多彩的服务和应用。
• 用户可以通过计算机的不同应用程序在计算机网络上进行交互

1、计算机网络的两个重要功能

• 连通性
  计算机网络能够使上网用户之间可以通过计算机进行信息交换

• 共享性
  这里的共享性指的是资源共享，包括但不仅限于信息共享、软件共享、硬件共享。比如各种知识、软件下载、云服务器等

二、因特网/internet

• 因特网（internet）是世界上最大的互连计算机网络，习惯上大家把链接在因特网上的计算机称之为主机。
• 首先我们要明白一点，网络互连并不是把计算机简单地在物理层面上进行连接（网线/wifi），因为单单这样做并不能达到计算机之间能够相互交换信息的目的，我们还需要在计算机上安装各种能够交换信息的软件。因此当我们谈到网络互连时，默认表示在这些计算机上已经安装了这些软件，所以在计算机之间可以通过网络交换信息

1、 因特网的组成

因特网的拓扑结构很复杂，我们可以按照两种方式去认知

• 按照拓扑结构分
  很多种结构，有线型、星型等...

• 按照工作方式分
  1.核心部分
  由大量网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为了边缘部分提供服务的，提供连通性，使边缘部分的所有主机都能相互通信
  2.边缘部分
  由所有连接在因特网的主机构成，这些主机又称之为端系统。边缘部分利用核心部分提供过的服务，可以直接进行通信和资源共享。

  
  图示

三、计算机通信

• 计算机通信：主机A和主机B进行通信，实际上指的是主机A上的某个程序和主机B上的某个程序进行通信。
• “进程”可以理解为是“运行中的程序”，因此也可以简单说：主机A的某个进程和主机B的某个进程进行通信。这种说法统称简称为“计算机通信”

1、端系统的通信方式

分为客户 - 服务方式（C/S方式）和对等连接方式（P2P方式）

• 客户 - 服务方式（C/S方式）
  客户 - 服务方式是因特网上最常用，也是最传统的方式
  1.对象
  计算机通信的对象是应用层中的应用进程。客户client和服务器server都是指通信中所设计的两个应用进程
  2.关系
  客户 - 服务器模式所描述的是进程之间的服务（服务器）和被服务（客户）的关系
  2.1.客户程序
  被用户启动后运行，在通信时主动向所选的服务器发送通信（请求）。因此客户程序必需要知道服务器程序的地址（IP+端口）
  2.2.服务器程序
  1.服务器程序是一种专门提供某种服务的程序，可同时处理多个本地或远方客户程序的请求
  2.被启动后会在后台一直不断运行着，被动等待并接收来自各地的客户程序的通信请求。因此，服务器不需要知道客户程序的地址

• 对等连接方式（P2P方式）
  1.对等连接指的是两个主机在通信时并不区分哪一方是服务请求方还是服务提供方。只要这两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的对等连接通信
  2.对等连接方式从本质上看依旧是客户- 服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户机也是服务器

四、网络核心部分

• 网络核心部分是因特网最复杂的部分。因为核心部分需要为边缘部分中大量的主机提供连通性，使边缘部分的任一台主机都能向其它主机通信

1、路由器

在网络核心部分起特殊作用的是路由器。它是一种专用计算机（非主机），是实现分组交换的关键构件，任务是转发收到的分组，是网络核心最重要的功能

• 路由器的作用
  分组交换、存储转发

2、交换机

• 和路由器一样，存储转发功能
• 路由器工作在网络层，交换机工作在硬件层
• 路由器 -》IP地址；交换机-》MAC地址
• 路由器查找路由表，交互机查找桥表，看哪条路更近更通畅。路径不固定的

3、交换方式

• 电路交换
  方式/步骤：
  1、建立连接（占用通信资源）
  2、通话（一直占用通信资源，第三方无法进入）
  3、释放连接（归还通信资源）

• 报文交换
  以“报文”为数据单位进行传送；在“报文”中携带着“目标地址”、“源地址”等信息；在交换节点的传输方式是“存储转发”

• 分组交换
  方式：
  1、把要发送的数据称为“报文”
  2、把较长的“报文”划分为一个个更小的“等长数据段”，并且在每个数据段前，加上一些必要的“首部”，这样就构成了一个“分组”（也称为“包”，首部称为“包头”）
  3、把单个“分组”（报文的一部分）传送到相邻节点，存储并查找转发表，再转发到下一个节点
  技术：
  存储转发技术（路由器为硬件）
  速度：
  并不是首先发送的“分组”就一定先到，这个得看“堵不堵路”，看“交通情况的”。
  链路层：
  在链路层进行传递的任何数据，这个时候已经变成了“帧”0、1了。到达目标后再进行拼装为原本数据。

• 三种方式的比较
  分组交换最快，因特网使用的就是这个；
  更详细的介绍
  

  三种方式的比较

主机H1向主机H5发送数据

五、计算机网络分类

1、按照覆盖范围分类

• 局域网/LAN
• 城域网/MAN
• 广域网/WAN

2、按照网络的使用者分类

• 共用网
  指的是电信公司（国家或私有）出资建造的大型网络。“公用”指的是所有愿意按照电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这个网络，公用网也称之为公众网
• 专用网络
  指的是某个行业、某个部门为给自的耳熟业务工作需要而建造的网络