《计算机网络-谢希仁》读书笔记---概述

互联网概述

1.网络和互连网

• 网络：一般把计算机网络（简称为网络）由若干个节点和链接这些节点的链路组成。
  • 节点：可以是计算机、集线器、交换机或路由器等

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• 互连网
  • 网络之间通过路由器连接起来，构成一个覆盖范围更大的计算机网络，因为互连网是“网络的网络”

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• 网络把许多计算机连接在一起，而互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机

2.互联网基础结构的三个发展阶段

1. 从单个网络向互连网发展
   • internet和Internet的区别
     1. internet：互连网是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络，（在这些网络之间的通信协议可以任意选择，不一定非要是TCP/IP协议）
     2. Internet：互联网则是一个专用名词，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互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则
2. 建成三级结构的互联网

• 主要分为主干网、地区网、校园网

3. 多层次的ISP结构的互联网

   • 互联网服务提供者ISP出现了，他们相当于一个中间商提供给用户服务
   • ISP也分为不同层次的ISP
     • 主干ISP
     • 地区ISP
     • 本地ISP
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• 随着用户量的增加，人们开始研究如何更快的转发分组，于是互联网交换点IXP出现了
  • 作用：允许两个网络直接连接并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组

互联网的组成

• 根据工作方式，可以划分为两大块
  1. 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
  2. 核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）

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边缘部分

• 处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机，这些主机又称为端系统
• 什么是计算机之间通信？
  • 主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信
• 网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两类：客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)

1.客户-服务器方式

• 客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程，客户是服务请求方，服务器是服务提供方，服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务

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• 客户程序

  1. 被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址
  2. 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统

• 服务器程序

  1. 是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求
  2. 系统启动后即自动调用并一直不断的运行，被动的等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址
  3. 一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。

• 客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接受数据

• 注意：上面说的客户和服务器本来都指的是计算机进程（软件）

2.对等连接方式

• 对等连接：两台主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。

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核心部分

• 网络核心部分是互联网中最复杂的部分，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（但不叫主机）。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组

1.电路交换的主要特点

• 交换：就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
• 电路交换：经过建立连接（占用通信资源）---->通话(一直占用通信资源)--->释放连接（归还通信资源）三个步骤的交换方式称为电路交换
• 特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，线路传输效率往往很低

2.分组交换的主要特点

• 分组交换则采用存储转发技术，通常我们把要发送的整块数据称为一个报文，在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，在每个数据段前面，加上一些由必要控制信息组成的首部后，就构成了一个分组。分组又称为包，而分组的首部也可以称为包头

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• 主机：是为用户进行信息处理的，路由器：用来转发分组的，即进行分组交换的

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计算机网络类别

1.按照网络的作用范围进行分类

1. 广域网：距离远 花钱租带宽
2. 城域网
3. 局域网：覆盖范围小 自己花钱购买设备 带宽固定 自己维护 100米 带宽 10M 100M 1000M
4. 个人区域网

2.按照网络的使用者进行分类

1. 公用网
2. 专用网

3.用来把用户接入到互联网的网络

1. 接入网

计算机性能

1. 速率：数据的传输速率，单位bit/s（比特每秒）
2. 带宽：网络中某通道传输数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”
3. 吞吐量：在单位时间内通过网络的实际的数据量
4. 时延：数据从网络的一端传送到另一端所需的时间
   1. 发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间
   2. 传播时延：是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
   3. 处理时延：主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间进行处理
   4. 排队时延；分组再经过网络传输时，要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中等待转发
5. 时延带宽积：以比特为单位的链路长度
6. 往返时间RTT
7. 利用率：指出某信道有百分之几的时间是被利用的
   • 注意⚠️：信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延

计算机网络体系结构

协议与划分层次

• 网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定
  1. 语法：即数据与控制信息的结构或格式
  2. 语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及作出何种响应
  3. 同步：即事件实现顺序的详细说明
• 分组的好处：
  1. 各层之间是独立的
  2. 灵活性好
  3. 结构上可分割开
  4. 易于实现和维护
  5. 能促进标准化工作
• 计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构

具有五层协议的体系结构

• OSI的七层协议体系结构概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。TCP/IP体系结构则不同，但是它最下面网络接口层并没有什么实质的具体内容。因此在学习的过程中，即采取折中方式，综合OSI和TCP/IP的有点，采用只有五层协议的体系机构。

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下面介绍一下各层的主要功能

1. 应用层：通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。我们把应用层交互的数据单元称为报文
2. 运输层：两台主机中进程间的通信提供通用的数据传输服务
   • 传输控制协议TCP：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段
   • 用户数据报协议UDP：提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务，其数据传输的单位是用户数据报
3. 网络层：负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，分组也叫做IP数据报
4. 数据链路层：我们知道，数据传输总是在一段一段的链路上传送的。数据链路层擦混送的数据叫帧
5. 物理层：在物理层上所传输数据的单位是比特

注意⚠️：现在人们提到的TCP/IP并不一定单指这两个协议，而往往是表示互联网所使用的整个TCP/IP协议族

TCP/IP的体系结构

• TCP/IP协议可以为各式各样的应用提供服务，允许IP协议在各式各样的网络构成的互联网上运行

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OSI参考模型

• 应用层 所有能产生网络流量的程序
• 表示层 在传输之前是否进行加密或压缩处理
• 会话层 查看木马
• 传输层 可靠传输 流量控制 不可靠传输
• 网络层 选择最佳路径 规划IP地址
• 数据链路层 帧的开始和结束 实现透明传输 差错校验
• 物理层 接口标准 电器标准 如何在物理链路上传输更快的速度

OSI参考模型对网络排错指导

1. 物理层故障 查看链接状态 发送和接受的数据包
2. 数据链路层 MAC地址冲突 ADSL欠费 网速没办法协商 计算机连接到错误的VLN
3. 网络层 配置错误的IP地址 子网掩码 配置错误的网管 路由器上没有配置到目标网络的路由
4. 应用层故障 应用程序配置错误