计算机网络之入门

1.网络的发展

1.1计算机网络定义

计算机网络是以共享资源（硬件、软件和数据等）为目的而连接起来的、在协议控制下，由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备等组成的系统之集合。

这些计算机系统应当具有独立自治的能力，是可以独立运行的系统。

1.2发展过程

1946年，第1台计算机：ENICA诞生

硬件发展：电子管—>晶体管—>中小规模集成电路—>大规模/超大规模集成电路—>...

软件发展：单用户OS—> 分时多用户OS—>网络OS—>分布式OS—>...

单机: 单个用户独占系统资源（主机）(1946年)

     

分时系统:   分时多用户系统（大型机)(50年代末期) 多个用户利用多台终端共享单台计算机的资源

远程访问系统：利用通信线路将远程终端连至主机，不受地域限制地使用计算机的资源 (60年代中后期)

网络： 将多台计算机连在一起，相互共享资源        1968年, 第一个计算机网络 ARPANET 诞生

覆盖网：面向应用的网络（在支撑网络的基础上增添组件，使其满足各类应用需求）— 21世纪初期

典型系统：

以信息资源共享为目的的网格;

以闲散资源共享为目标的对等网（P2P网）

2.网络的功能

计算机联网的主要目的—跨越时空：

1.资源共享

硬件共享：大型计算机的处理能力，昂贵的外设；    

软件共享：应用软件，系统软件等；    

数据共享：用户数据（市场信息）等。

2.数据传输

支持用户之间的数据传输（如电子邮件、文件传输、IP电话等），计算机网络可以使得分布于全球的计算机协作起来。形成一个巨大的、虚拟的计算机。

3.网络的分类

1. 根据网络覆盖范围分类

广域网  (Wide Area Network--WAN)

局域网  (Local Area Network--LAN)

城域网  (Metropolitan Area Network--MAN)

园区网  (Campus Network/Enterprise Network)：覆盖整个企业，淡化覆盖范围的概念。         不同覆盖范围的网络采用了不同的技术，应用的普及导致范围的淡化，目前习惯用技术来分析网络类型。

2.按网络拓扑结构分类

（1）星形网络： 以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路，所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。

            

（2）总线网络： 所有入网机器共用一条物理传输信道。

（3）环形网络：入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻转发器有直接的物理线路，所有转发器构成了环形网络。

（4）网状网络 ： 利用专门负责数据通信和传输的结点机构成 入网设备直接接入结点机进行通信。 两个结点之间的连接不唯一，完整性、可靠性高。

           

主要用于地理范围大、 入网主机多（机型多）的环境， 常用于构造广域网络

（5）树状拓扑结构 ： 星型网络的扩展。

3.根据管理性质分类

公用网 ：资源可供任何人使用         电话网、公共数据网、DDN等

专用网 ：资源仅供有限对象使用          国家安全网、军事网、气象网、电力网等

利用公用网组建专用网—虚拟专用网（VPN）         金融网，教育网，政府网等  

互联网   （Internet—因特网）    

内联网    (Intranet，如企业网)    

外联网    (Extranet，如企业之间网络)

4.根据交换方式分类 (信息在网络设备（交换机）中的转移方式）

（1）电路交换网：交换机采用程控跳线接续工作方式（类似电话），无存储能力。

具有建立链路、数据传输和释放链路三个阶段；通信过程中，自始自终占用该条线路，且不允许其它用户共享其信道容量。

（2）报文交换网：交换机采用具有“存储-转发”能力的计算机，用户数据可以暂时保存于交换机内，等待线路空闲时，再进行用户数据的一次性传输，多个用户的数据可以经过一条链路传输。

（3）分组交换网  

类同报文交换技术,规定了交换机处理和传输的数据长度（称之为分组）不同用户的数据分组可以交织地在网络中的物理链路上传输。

目前，大多数计算机网络（包括广域网和局域网）都采用了分组交换技术，只是分组的大小有所不同。

5.按功能分类

（1）通信子网：网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合，主要支持用户数据的传输；该子网包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬软件设施。

（2）资源子网：网络中面向数据处理的资源集合、主要支持用户的应用；该子网由用户的主机资源组成，包括接入网络的用户主机，以及面向应用的外设（例如：终端）、软件和可共享的数据（例如：公共数据库）等。

4.通信协议的基本概念

1.进程间通信

各进程间相互制约的等待或互通消息。

同一系统中：   共享内存、共享缓冲区、共享文件   等待方式、   并行方式

不同系统之间：   两台计算机之间的进程通信   通过网络，越过通信链路

2.网络通信的基本结构

（1）通信接口程序：负责将计算机信息传输到线路上；从线路上接收信息并传送给计算机。

（2）网络控制程序（NCP）：负责控制和监视进程使用网络资源的情况；具有建立通信链路、分配存储器、控制计算机与网络之间信息流的功能。

（3）通信接口：为两个系统的设备和部件之间连接服务的，包括四个方面：

        物理方面（接口有多少个插脚）

        电气方面（电路信号的电压大小、以及与时间的关系）

        逻辑方面（语法上）：说明数据流如何通过、接口“流”到线路上，如何控制等。

        过程方面： 说明数据流穿入接口时的命令、顺序、控制信息的内容等。

（4）网络通信协议：一组约定和规则的集合。通信的两个实体在通信内容、通信方式、以及通信时序等方面，要遵从相互可以接收的协议（相同或兼容的协议）。

协议的三要素 ： 

①语法   确定通信双方通信时数据报文的格式

②语义   确定通信双方通信的内容

③时序规则  指出通信双方信息交互的顺序（建链、数据传输、拆链、数据重传等）

网络通信协议举例：两台计算机之间进行文件传输,   主机A(发送方)发文件给主机B(接收方)。   定义简单的协议文件传输协议：  

5.未来规划

计划近期内专门做一期计算机网络的专栏，感兴趣的小伙伴可以关注点亮小爱心哟！