概述

21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。

三网：电信网络、有线电视网络和计算机网络。随着技术的发展，电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络的技术，即网络融合。

计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性和共享。

因特网概述

网络由若干结点和连接这些节点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。

internet互联网或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网络。

Internet因特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计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前生是美国的ARPANET。

万维网WWW（World Wide Web）由欧洲原子核研究组织CERN开发，并被广泛使用在因特网上。

因特网发展的三个阶段：

1、第一阶段是从单个网络ARPNET向互联网发展的过程。

2、第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。主干网、地区网和校园网（或企业网）。

3、第三阶段的特点是多层次ISP结构的因特网。IP地址的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户，而是把一批IP地址有偿租赁给经审查合格的ISP。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP分为不同的层次：主干ISP、地区ISP、本地ISP。

从原理上讲，只要每一个本地ISP都安装了路由器连接到某个地区ISP，而每一个地区ISP也有路由器连接到主干ISP，那么在这些相互连接的ISP的共同合作下，就可以完成因特网中的所有的分组转发任务。但随着因特网上数据流量的急剧增长，人们开始研究如何更快地转发分组，以及如何更加有效地利用网络资源。于是，因特网交换点IXP（Internet eXchange Point）就应运而生了。

因特网交换点IXP的主要作用就是允许两个网络直接相连并交换分组，而不需要再通过第三个网络来转发分组。

IXP的结构非常复杂。典型的IXP由一个或多个网络交换机组成，许多ISP再连接到这些网络交换机的相关端口上。IXP常采用工作在数据链路层的网络交换机，这些网络交换机都用局域网互连起来。

因特网的标准化工作

1992年由于因特网不再归美国政府管辖，因此成立了一个国际性组织叫做因特网协会ISOC（Internet Society），以便对因特网进行全面管理以及在世界范围内促进其发展和使用。ISOC下面有一个技术组织叫做因特网体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board），负责管理因特网有关协议的开发，IAB下面又设有两个工程部：

（1）因特网工程部IETF（Internet Engineering Task Force）

IETF是由许多工作组WG（Working Group）组成的论坛，具体工作由因特网指导小组IESG（Internet Engineering Steering Group）管理。这些工作组划分为若干个领域，每个领域集中研究某一特定的短期和中期的工程问题，主要是针对协议的开发和标准化。

（2）因特网研究部IRTF（Internet Research Task Force）

IRTF是由一些研究组RG（Rsearch Group）组成的论坛，具体工作由因特网研究指导小组IRSG（Internet Research Steering Group）管理。IRTF的任务是进行理论方面的研究和探索一些长期需要考虑的问题。

所有的因特网标准都是以RFC（Request For Comments）的形式在因特网上发表的。制定因特网的正式标准要经过以下四个阶段：

1、因特网草案Internet Draft——在这个阶段还不是RFC文档

2、建议标准Proposed Standard——在这个阶段开始就成为RFC文档

3、草案标准Draft Standard

4、因特网标准Internet Standard

其它RFC：

历史的RFC或者是被后来的规约所取代，或者是从未到达必要的成熟等级因而未变成为因特网标准。

实验的RFC表示其工作属于正在实验的情况。实验的RFC不能够在任何实用的因特网中进行实现。

提供信息的RFC包括与因特网有关的一般的、历史的或指导的信息。

因特网的组成

因特网从其工作方式上看，可以划分为以下两大块：

边缘部分：由所有连接在因特网的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。

核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有主机。这些主机又称为端系统。

在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可以分为两大类：客户—服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。

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。路由器是实现分组交换（packet switching ）的关键构件，其任务是转发收到的分组。

三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：

电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。

报文交换——整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

分组交换——单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。

计算机网络的最简单定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合。自治的概念即独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用，而互相连接是指计算机之间能够进行数据通信或交换信息。

按网络的作用范围进行分类：

广域网WAN（Wide Area Network）

城域网MAN（Metropolitan Area Network）

局域网LAN（Local Area Network）

个人区域网PAN（Personal Area Network）

按网络的使用者进行分类：

公用网（public network）

专用网（private network）

接入网AN（Access Network），又称为本地接入网或居民接入网。接入网本身既不属于因特网的核心部分，也不属于边缘部分。

比特bit是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。

网络技术中速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率或比特率。速率的单位是b/s(比特每秒)，有时也写为bps（bit per second）。

kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s的进制是1000。

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。这种意义的带宽的单位是赫。表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路的带宽（或通频带）。

在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信网络传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率。这种意义的带宽的单位是比特每秒。

吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

时延是指数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（链路）的一端传送到另一端所需的时间。

发送时延：是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。

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。

处理时延：主机或路由器在收到分组时要花费一定的时间进行处理。

排队时延：分组在路由器中等待处理的时间。

数据在网络中经历的总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延。

时延带宽积=传播时延*带宽，单位是比特，表示，若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发送了多少比特。链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

往返时间RTT（Round-Trip Time）表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认（接收方收到数据后立即发送确认），总共经历的时间。

利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

信道利用率并非越高越好。信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。

计算机网络的非性能特征：费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

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。网络协议主要由以下三个要素组成：

语法，即数据与控制信息的结构或格式。

语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

同步，即事件实现顺序的详细说明。

网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合。

体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。

OSI的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

TCP/IP的体系结构：网络接口层、网际层IP、运输层（TCP或UDP）、应用层

五层协议的体系结构：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层。

应用层application layer

应用层的任务是通过应用进程之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。这里的进程就是指主机中正在运行的程序。对于不同的网络应用需要有不同的应用层协议。在因特网中的应用层协议有很多，如支持万维网应用的HTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议，等等。我们将应用层交互的数据单元称为报文。

运输层transport layer

运输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文。所谓通用，是指不针对某个特定网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分佣的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用与复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）——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（User Datagram Protocol）——提供无连接的、尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。

网络层network layer

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫作IP数据报或简称为数据报。

网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够通过网络中的路由器找到目的主机。

因特网主要的网络层协议是无连接的网际协议IP（Internet Protocol）和许多路由选择协议，印记因特网的网络层也叫作网际层或IP层。

数据链路层data link layer

数据链路层简称链路层。两台主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，需要使用专门的链路层的协议。

在两个相邻结点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧framing，在两个相邻结点间的链路上传送帧frame。每一帧包括数据和必要的控制信息（如同步信息、地址信息、差错控制等）

物理层physical layer

在物理层上传送数据的单位是比特。发送方发送1（或0），以及接收方应当收到1（或0）而不是0（或1）.