一、概念

计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息共享的系统。

计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合。
互联：通过通信链路互联互通
自治：无主从关系

二、组成

2.1 组成上

硬件、软件、协议三大部分组成

硬件：主机（端系统）、通信链路、交换设备和通信处理机等（硬件≠物理层）
软件：主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（软件大多属于应用层）
协议：计算机网络的核心。协议规定了网络传输数据是所遵循的规范

2.2 工作方式上

分为边缘部分和核心部分

边缘部分：由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信和资源共享
核心部分：有大量的网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务

2.3 功能组成上

计算机网络由通信子网和资源子网组成

通信子网：OSI中应用层、表示层、会话层；各种传输截至、通信设备和相应的网络协议
资源子网：OSI中网络层、数据链路层、物理层；硬件资源、软件资源、数据资源

三、功能

1、数据通信 （最基本、基础）
计算机之间各种信息的传输等
2、资源共享
软件共享、数据共享、资源共享
3、分布式处理
多台计算机各自承担统一工作任务的不同部分，如Hadoop平台
4、提高可靠性
5、负载均衡

四、分类

4.1 按分布范围

1、广域网（WAN）
直径为几十千米到几千千米的区域，也称远程网。；
是因特网的核心部分。；
一般是高速链路 使用交换技术

2、城域网（MAN）
可以跨越几个街区甚至整个城市

3、局域网（LAN）
使用广播技术；
直径为几十米到几千米的区域

4、个人区域网（PAN）
直径约为10米

4.2 使用者分

1、公用网
2\专用网

4.3 按交换技术分

1、电路交换
最典型的：传统电话网络
2、报文交换
3、分组交换

4.4 按拓扑结构分

1、总线型
2、星型
3、环型
4、网状型（常用于广域网）

4.5 按传输技术分

1、广播式网络
共享通信信道
局域网基本上都采用广播式通信技术
共享广播信道；不存在路由选择问题；可以不要网络层

2、点对点网络
使用分组存储转发和路由选择机制

是否采用分组存储转发和路由选择机制是点对点网络与广播式网络的重要区别
广域网基本都属于点对点网络

五、标准化工作及相关组织

略

六、性能指标

1、速率
即数据率、数据传输率、比特率
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
单位b/s kb/s Mb/s Gb/s…

2、带宽
原本值某个信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差
计算机中，带宽为网络的通信线路传送数据的能力，是数字信道所能传送的“最高数据传输速率”
单位b/s kb/s Mb/s Gb/s…

3、吞吐量
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据率
单位b/s kb/s Mb/s Gb/s…

4、时延
数据（报文/分组/比特流）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间，也称延迟或迟延
单位：s
包括发送时延、传播时延、排队时延、处理时延
发送时延：结点将分组的所有比特推向（传输）链路所需的时间。发送时延=分组长度/信道带宽
传播时延：在信道中传播的时间，传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率
排队时延：等待输入/出链路
处理时延：检错、找出口等

5、时延带宽积
时延带宽积=传播时延X带宽
时延带宽积又称为比特为单位的链路长度，即“某段链路现有多少比特”

6、往返时间RTT
从发送端发送数据开始，到发送端收到接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时延
RTT包 =（返传播时延=传播时延*2）+ 末端处理时间

7、利用率
信道利用率：有数据通过的时间/（有+无）数据通过的时间
网络利用率：信道利用率加权平均值

七、体系结构与参考模型

分层的基本原则：

• 各层之间相互独立，每层只实现一种相对独立的功能
• 每层之间界面自然清晰，易于理解，相互交流尽可能较少
• 结构上可分割开。每层都采用最合适的技术来实现
  保持下层对上层的独立性，上层单项使用下层提供的服务
  整个分层结构应该能促进标准化工作

协议、接口和服务
协议（水平）：未进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议

• 语法：规定传输数据的格式
• 语义：规定所要完成的功能
• 同步：规定各种操作的吮吸

接口（访问服务点SAP）：上层使用下层服务的入口
服务（垂直）：下层为相邻上层提供的功能调用

7.1 OSI参考模型

应用层
所有能和用户交互产生网络流量的程序
经典应用层服务：文件传输（FTP）、电子邮件（SMTP）、万维网（HTTP）
表示层
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式（语法和语义）
功能：

• 数据格式变换
• 数据加密解密
• 数据压缩恢复

会话层
向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据
这是会话，也是建立同步
功能：

• 建立、管理、终止会话
• 使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点继续恢复通信，实现数据同步

主要协议：ADSP、ASP

传输层
负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信
传输单位：报文段/用户数据报
功能：

• 可靠传输/不可靠传输
• 差错控制
• 流量控制
• 复用分用

主要协议：TCP、UDP

网络层
把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
传输单位是数据报
功能：

• 路由选择（最佳路径）
• 流量控制
• 差错控制
• 拥塞控制

主要协议：IP、IPX、ICMP、JGMP、ARP、RARP、OSPF

数据链路层
把网络层传下来的数据报组装成帧
传输单位：帧
功能：

• 成帧（定义帧的开始和结束）
• 差错控制（帧错+位错）
• 流量控制
• 访问（接入）控制，控制对信道的访问

主要协议：SDLC、HDLC、PPP、STP

物理层
在物理媒体上实现比特流的透明传输
传输单位：比特
透明传输：不管所传送的数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送
功能：

• 定义接口特性
• 定义传输模式
  单工、半双工、双工
• 比特同步
• 比特编码

主要协议：Rj45、802.3

7.2 TCP/IP参考模型

OSI和TCP/IP相同点：

• 都分层
  基于独立的协议栈的概念
  可以实现异构网络互联

不同点
OSI定义：服务、协议、接口
OSI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
TCP/IP设计之初就考虑到异构网络互联问题，将IP作为重要层次

7.3 五层参考模型