计算机网络-——知识点（一）
一、计算机网络的基本概念
1.1 计算机网络：由自主计算机互联起来的集合体。
1.1.1 自主计算机：由硬件和软件两部分组成，完整地实现计算机的各种功能。
1.1.2 互联（有线/无线：计算机之间实现相互通信。
1.1.3 集合体：所有使用通信线路及互联设备连接起来的自主计算机的集合。
注：
- 主从式计算机系统：许多终端（或前端处理机）与一台主机相连，由主机控制从属机。计算机网络：每台计算机具有独立的操作系统，不从属于某台主机。
- 分布式计算机系统： “存在着一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它调用完成用户任务所需要的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。”计算机网络为分布式系统的研究提供了技术基础，而分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段。
典型例子：万维网（一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。在这个系统中，每个有用的事物，称为一样“资源”；并且由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识；这些资源通过超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol）传送给用户，而后者通过点击链接来获得资源）
二、计算机网络的组成
2.1 硬件：
计算机（主机）：个人计算机、大型计算机、客户机（client）或工作站（workstation)、服务器（server），（cs模式）称为端系统；
通信设备（中间系统）：交换机和路由器等，为主机转发数据。
接口设备：网卡，modem等，是网络和计算机的接口。
传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线电和卫星链路等。
2.2 软件：
通信协议：即传输规则，如TCP/IP等；
应用软件：如www、EMAIL、FTP等。
三、从硬件的角度来理解计网
3.1主要的计算机网络分类方法
从网络作用范围 Scale：局域网（LAN）城域网（MAN）广域网（WAN）
从网络的拓扑结构 Topology：总线网（Bus network） 环形网 （Token Ring）星形网（Star netowrk） 树状网（Tree netowrk）
从网络使用的协议 protocol：TCP/IP network X.25 network ATM network FR network
从网络的交换功能 Switch：分组交换（Package Switch）电路交换 （Circuit Swtich）报文交换（Message Switch）
从网络的使用者角度：私有网络（Private network）、公共网络（public network）
从网络的服务对象：校园网（compus network）、企业网（company network）、
3.2 分类方法中的主要依据
传输技术（Transmission Technology）
距离尺度（scale）
3.2.1传输技术：
广播式的传输技术Broadcasting
点到点的传输技术Point to Point
介质链接特点 信号传输特点 两个通信要求
3.2.1.1广播式：只有一个通信信道（有线或者无线），网络上所有的机器都共享该信道。在机器之间传递的是分组（packet），任何一个机器发送短消息，都会被其他所有的机器接收到。在分组中有一个地址域，指明了该分组的目标接收者一台机器收到分组后，它检查地址域。如果该分组正是发送给它的，则接受这个分组，否则就忽略该分组。为了满足在某个时刻只能有单一一台计算机传送信息，所有计算机在通信之前必须进行信道是否为空的检测。
通信种类
单播 (Unicasting)
多播 (Multicasting)
广播 (Boradcasting)
3.2.1.2 点到点式： 整个网络由许多连接构成，每一个连接对应一对机器。最简单的点到点式传输不需要地址和事前的信道为空检测，信号从一台机器自动传输到另一台机器中。在这种网络中，为了将分组从源端传送到目的地，该分组可能首先要经过一台或者多台中间机器。这些中间机器只负责转发数据，不作为源端产生信息，也不是目的地端最后接收信息。
大尺寸的网络通常倾向于使用点到点的传输方式，小尺寸的、地理位置局部化的网络倾向于使用广播式的传输方式。
3.2.2 距离尺度
局域网（LAN：Local Area Network）
城域网（MAN: Metropolitan Area Network）
广域网（WAN: Wide Area Network）
3.2.2.1局域网：
局域网三要素：拓扑结构，范围， 传输技术
拓扑结构：总线型（bus）
(令牌环）环形（token ring）
传输方式为广播式；拓扑结构为总线型或环形；覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；
3.2.2.2 城域网：
ATM技术以及FDDI都应用于MAN中
3.2.2.3 广域网：
组成：主机和通信子网（交换节点和传输线路）
3.3不同的算法
WAN
路由算法：找出一条最佳的路径，从而加快转发速度，减少错误；
通信子网主要使用分组交换技术；
LAN
冲突算法：解决网络中随时可能产生的冲突，减少冲突，减少错误。
3.4 无线网络
在无线网络中，传输主要通过无线介质。主要有三种无线网络类型：
系统互联（System interconnection）
通过短距离的无线电，将一台计算机的各个部件连接起来。（Bluetooth）
无线LANs （Wireless LANs）
AD Hoc 方式和星型基站方式
无线WANs （Wireless WANs）
2G: GPRS和CDMA
3G: WCDMA TD-SCDMA
4G: LTE
四、网络互联
4.1相关概念
层：使用了信息隐蔽、抽象数据类型以及面向对象的设计方法；
目的是向上层提供服务，上层可以使用其提供的服务，但对于其内部的状态和算法不可见。
服务：下层（n-1层）向上层（n层）提供的功能，方向是垂直的。
接口（interface）：存在于每一对相邻层之间的临界处，下层通过接口向上层提供服务。
4.2设计局域网（LAN）的网络层次结构
A应用层：把消息交给下层模块进行发送，把收到的消息交给上层模块。
B传输层：
1。应用程序的标识问题。
2。协调双方的速度问题。
3。负责端到端的正确传输
C数据链路层负责：寻址和信道的竞争控制，冲突调解
1）指定协议，规定如何竞争信道，如何调解冲突；
2）设定物理地址，标识每一台机器；
D物理层（下层）负责在对等物理层之间协商：
1）使用何种传输介质；
2）使用什么形式的电压/脉冲表示0/1信号；
3）将逻辑数字信息转换成物理信号传输；
计算机都有一个识别自己的特定方法。从来不会有两个相同的物理地址。
这个物理地址存储在网络接口卡或者NIC卡中，被称为介质存取控制地址或者MAC地址。
出厂前，硬件制造商为每个NIC卡指定了一个物理地址。这一地址被编程写入NIC卡上的一个芯片中。
网卡实现了数据链路层和物理层的功能。
4.3 设计广域网（WAN）的网络层次结构
4.3.1 网桥：网桥要维护的地址表是非常庞大的，并且查表时间也随着网络的规模的增大而变得越来越慢！！！
4.3.2 新的编址方式－层次型地址
使用前缀能够标识一个网络
增加网络层
分层的优点：各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。
1 A1向A0发出请求，告知它A1想和B1通信并且请求B1的物理地址。
2 A0端口收到A1的请求后，向A1发送有关B1地址的数据包。
3 A1收到有关B1的通信地址数据包后马上向B1的通信地址发出一个UDP数据包，让A1的路由器记录下B1的通信地址，也就是说，让B1在A1的路由器处获得通往A1的通行证。
4 然后A1马上向A0发送数据包，让A0告诉B1，A1已经允许B1通过了，A0向B1发送数据包。
5 当B1收到A0发出的这个数据包后，B1马上向获取的A1的地址发送一个UDP请求包。
6 当B1向A1发出数据包后，B1的路由器也记录下了A1的通信地址，所以，A1也有了向B1发送数据的通行证。
7 当A1接收到B1的数据包后，A1再向B1回一个UDP应答包，他们2者的UDP通信就建立了
五、概念总结
5.1
实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。
5.2服务
面向连接服务(connection-oriented)
面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。 （电话网络服务模型）（有独享的信道，水管）
无连接服务(connectionless)
两个实体之间的通信不需要先建立好连接,每个报文都携带了完整的目标地址，因此可以被系统独立地路由。（邮政网络服务模型）(包的数目比较多，容易错序，无独享的信道)
5.3服务原语
一个服务通常是由一组原语操作描述，用户进程通过这些操作可以访问该服务。
5.4Reference Model
OSI VS TCP/IP
OSI参考模型各层的功能
物理层的主要功能：
利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接；
实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务；物理层的数据传输单元是比特。
数据链路层的主要功能：
在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接；传输以“帧”为单位的数据包，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
网络层的主要功能：
通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径；为数据在结点之间传输创建逻辑链路；实现拥塞控制、网络互连等功能。
传输层的主要功能：
可提供可靠端到端（end-to-end）服务；处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题；传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层。
会话层的主要功能：
负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保点-点传输不中断；管理数据交换。
表示层的主要功能：
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换；数据加密与解密；数据压缩与恢复。
应用层的主要功能:
为应用程序提供了网络服务;应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步;建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。
5.5TCP/IP参考模型
主机至网络层（网络接口）
TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据报;允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容;充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的成功奠定了基础。
互连网层（网络层）
相当OSI参考模型网络层无连接网络服务；
处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；
IP协议是一种无连接的、提供“尽力而为”服务的网络层协议。
传输层
主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接；
传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议；用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议
应用层
网络终端协议Telnet
文件传输协议FTP
简单邮件传输协议SMTP
域名系统DNS
简单网络管理协议SNMP
超文本传输协议HTTP