计算机网络: 第一章 概述_1

1. 因特网概述

1.1 网络、互联网与因特网的区别与关系

若干节点通过有线链路或无线链路连接起来形成 网络. 如下图:

若干网络通过路由器互相连接起来, 形成 互连网(互联网). 如下图:

因特网 是当今世界上最大的互连网. 如下图:

注意区分 internet 和 Internet

1.2 因特网简介

1.2.1 因特网发展的三个阶段

1.2.2 因特网的组成

由 核心部分 和 边缘部分 组成.

核心部分为其边缘部分提供数据连通性数据交换等服务.

2. 电路交换 分组交换 报文交换

2.1 电路交换

步骤: 建立连接 通话 释放连接

计算机之间的数据传送是突发式的，当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率一般都会很低，线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

很明显, 计算机不适合采用 电路交换 来传输数据.

2.2 分组交换

发送方: 构造分组 发送分组
交换节点: 存储转发
接收方: 接收分组 还原报完

优点:

• 没有建立连接和释放连接的过程。
• 分组传输过程中逐段占用通信链路，有较高的通信线路利用率。
• 交换节点可以为每一个分组独立选择转发路由，使得网络有很好的生存性。

缺点:

• 分组首部带来了额外的传输开销。
• 交换节点存储转发分组会造成一定的时延。
• 无法确保通信时端到端通信资源全部可用，在通信量较大时可能造成网络拥塞。
• 分组可能会出现失序和丢失等问题。
  
  

2.3 报文交换

报文交换是分组交换的前身。

在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。

交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。

因此，报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

2.4 三种交换方式的对比

• 若要连续传送大量的数据，并且数据传送时间远大于建立连接的时间，则使用电路交换可以有较高的传输效率。然而计算机的数据传送往往是突发式的，采用电路交换时通信线路的利用率会很低。
• 报文交换 和 分组交换 都不需要建立连接（即预先分配通信资源），在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率。
• 将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换，比将整个报文进行报文交换的时延要小，并且还可以避免太长的报文长时间占用链路，有利于差错控制，同时具有更好的灵活性。

3. 计算机网络的定义和分类

3.1 计算机网络的定义

计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

3.2 计算机网络的分类

1. 按照覆盖范围分类
   局域网（LAN, Local Area Network）：
   覆盖范围较小，通常在一个建筑物或校园内。常用于连接办公室、学校内的计算机和设备。
   速度较快，延迟较低。
   常见技术：以太网（Ethernet）、Wi-Fi（无线局域网）。

   城域网（MAN, Metropolitan Area Network）：
   覆盖范围介于局域网和广域网之间，通常覆盖一个城市或大都市区域。
   用于连接多个局域网，以支持城市范围内的通信。
   常见技术：光纤网络、宽带网络。

   广域网（WAN, Wide Area Network）：
   覆盖范围广泛，可以跨越国家、洲际或全球。连接多个城域网或局域网。
   速度相对较慢，延迟较高。
   常见技术：公共交换电话网（PSTN）、卫星通信、互联网。

   个人区域网（PAN, Personal Area Network）：
   用于个人设备之间的连接，通常覆盖范围非常小（几米到几十米）。
   例如：蓝牙、红外线（IrDA）。

2. 按照网络拓扑分类
   星型拓扑（Star Topology）：
   所有设备都通过单独的连接接入一个中心设备（如交换机或集线器）。
   适用于局域网（LAN），易于管理和扩展。

   总线拓扑（Bus Topology）：
   所有设备通过共享的通信介质（总线）连接。
   适用于小型局域网，布线成本低，但扩展性差。

   环形拓扑（Ring Topology）：
   每个设备与两个相邻的设备连接，形成一个闭环。
   数据在环中传递，适用于需要数据循环的场景。

   网状拓扑（Mesh Topology）：
   每个设备与多个其他设备直接连接，形成网状结构。
   提供高可靠性和冗余，但布线复杂且成本较高。

   树型拓扑（Tree Topology）：
   类似于星型拓扑的层级结构，设备按照层级连接。
   适用于较大规模的局域网，具有扩展性和管理方便的优点。

3. 按照网络结构分类
   客户端-服务器网络（Client-Server Network）：

   网络中的设备分为客户端和服务器。客户端请求服务，服务器提供服务。
   适用于需要集中管理和服务的场景，例如企业网络。
   对等网络（Peer-to-Peer Network）：

   网络中的设备都可以是客户端和服务器，彼此平等地交换数据。
   适用于资源共享的场景，如家庭网络和小型办公室网络。

4. 按照传输介质分类
   有线网络（Wired Network）：

   使用物理介质如双绞线、光纤等进行数据传输。
   常见技术：以太网、光纤通信。
   无线网络（Wireless Network）：

   使用无线电波或其他无线通信技术进行数据传输。
   常见技术：Wi-Fi、蓝牙、移动通信网络（如4G/5G）。

5. 按照网络服务分类
   虚拟专用网（VPN, Virtual Private Network）：

   通过公共网络（如互联网）建立一个安全的、加密的网络连接。
   适用于远程访问企业资源或保护隐私。
   企业网（Intranet）：

   企业内部的专用网络，用于员工之间的通信和资源共享。
   互联网（Internet）：

   全球范围的公共网络，连接了无数个不同的网络和设备。