From mooc "computer network infrastructure and application of the" Nanjing University of Technology, "Computer Network Technology" Ningbo City College, from Netease cloud classroom "Computer Network Engineering Base" high Qian.
Introduction chapter1
Computer network has experienced a single stage, multi stage, the network stage.
Emergence and development of data networks: In order to share files between multiple computers, printer sharing (part of the hardware share).
(1) a simple connection 1965: from the host to the terminal, mainly in order to share resources.
At that time the hardware is very expensive, the host - terminal is equivalent to a host computer with keyboard and monitor out more, achieve more than use. Now almost no such a. Currently remote control and management or use of this technology.
(2) 1975 connected to the network: a client - server model (LAN)
The emergence of the personal computer, everyone has their own host of. However, the distance from the connection range is limited.
(3) interconnected between networks 1985, through the internet, the number of hosts, a wide range of connections. Some parts of the Internet can be a wide area network. Generally connected to the internet by service providers (telcos) through their lines. internet born with a disadvantage, follow TCP / IP, the early Internet was designed to be an open globalization, not too much to consider security issues.
Three networks: telecommunications, cable television, computer network.
Internal network (LAN), intranet server for resource sharing.
For example ftp://192.168.1.254/ can upload files.
Computer network different geographic location, independent function having multiple computers through a communication device connected, the network operating system, network management software, network protocol resource sharing and management of the information transfer.
1. Computer network functions : data communication, resource sharing, distributed processing (the processing of tasks to be distributed to a plurality of computers to run), centralized management (subsidiary of the parent company to manage dispersed in different places), load balancing (a the computer is broken, you can call another computer).
2. Structure of computer networks : The system consists of: hardware + software ; by function: communication subnets, subnet resources .
----- hardware + software
(1) also known as the host server (high performance computer). Print servers, communications servers, database servers, application servers. Among them, there are many types of application servers, such as providing server receives mail delivery, providing web browsing services www server, ftp file transfer servers.
(2) Terminal: network users to access the network with the machine, called a client or workstation.
(3) Transmission media: connect to various devices, microwave (wireless), UTP (wired);
(4) The network connectivity devices: used to achieve transformation and routing network, the data signal connection between the network and the network between the computers in the network. Switches, routers, modem modem, a wireless transmission and reception and the like.
(5) networking software: an authorized user access to network resources, including network operating system, network protocol software, network management software, network communications software, network application software. Among them, the network operating system for hardware and software resources sharing and network-wide user communication between different hosts, and provides users with a unified, easy network interface.
* Common network operating system Linux, Unix, netware, windowsNT. Currently in the LAN is the most commonly used Windows NTserver, which is different from this stand-alone windows 2000 operating system.
* Network protocol software: Internet protocol data transmission network communications specification. Network protocol software is the software used to implement the network protocol functions. There are TCP / IP protocol software, IPX / SPX protocol software, IEEE802 standard protocol software.
* Network Management Software: network resource management, network maintenance software. Network performance, accounting and security management.
* Network communication software is software implemented communication between various network devices.
* Web applications: such as IE browser, QQ.
-------- communications subnets, subnet resources
Subnetworks: a communication control processor, the network connection device, network communication software, network management software configuration.
Subnet resources: a terminal, a server, a transmission medium, network application software, configuration data resources.
3. Classification of computer networks
* According to the scope of coverage of the classification:
Personal Area Network PAN: notebook and mobile phone via wireless technology connection range of 10m.
Local area network LAN (local area network), a few hundred meters to several kilometers range. Transmission speed, but generally small distance. For example, inside a building, a school, a community. Low set up costs.
MAN MAN (metropolitan area network): tens of kilometers to hundreds of kilometers. For example, a cable television network of the city.
WAN WAN (wide area network): thousands of kilometers. Covering a country, or even several states. For example, the Ministry of Education cernet, a university LAN is an integral part of this cernet. For example, the company distributed among different cities. The company could not establish that they will need to rely on telecommunications companies.
Internet internet: more than a collection of interconnected networks called the Internet. WAN different! internet is an interconnected network worldwide, based on TCP / IP protocol. Some parts of the Internet can be a wide area network.
* According to the network structure Category: peer to peer; client / server .
* According to Applied Technology Category: Ethernet (Ethernet) (10M, 100M, 1000M) , ISDN, DDN, PSTN, FR.
4. The topology of the computer network
The servers and workstations, transmission media are abstracted into a dot line. Common are star, ring, bus,
----- bus structure as follows: All nodes sharing a transmission bus . All sites are connected through a hardware interface transmission line in the root.
Bus advantages: (1) low cost network; (2) easy to expand the network, only need to add a network expansion joint.
Disadvantages: (1) All hosts share a main line, the host will lead to a decline increase network performance; (2) Bus event of a failure cause the entire network disruption; (3) the communication range is limited, depending on the media bus.
---- star topology: the central node switches typically employed. Or a logic bus. Its advantages and the same bus.
----树型网络拓扑结构: 由根节点和分支节点构成。根节点接受数据，广播式的发送到各个网络中。
优点是可以延伸出很多分支和子分支，因此容易在网络中加入新的分支或者新的节点。
根节点故障了，整个网络就瘫痪了。
服务器（根节点）--交换机（第二层）--终端（第三层）。
----环型网络拓扑结构
每个节点的地位和作用是相同的。数据在这个闭合环型上沿着一个方向逐站逐站的传送。
需要的电缆长度短，适合用光纤，单向传输。
----网状拓扑结构
所有节点之间的连接是任意的，没有规律。实际的广局网基本是采用了网状拓扑结构，N个节点，连接网络的链路有 N*(N-1)/2，如果链路数量小于它，那么叫做半网状拓扑结构。否则是全网状拓扑结构。
优点：一条线路坏了，还有其他条。
缺点：网络结构复杂，需要路由选择和流向控制功能，维护难。
----- 蜂窝状拓扑结构：主要用于无线网络
蜂窝的大小与基站、AP发射功率有关。
缺点: 易受环境影响，天气差网路信号不好。
------- 混合型拓扑结构是把上述两种以上结合在一起。可以满足较大网络的一个拓展，一般用于广域网。但是结构太复杂。
按照传播方式不同，可以分为广播式、点对点网络。
广播式：网络中的计算机或者设备使用一个共享的通信介质进行数据传播。所有节点都可以收到任意节点发出的信息。
点对点网络：一条通信线路连接两台设备，数据从源端到目的端需要经过一台或者多台计算机。比如环型、网状型、树型。多用于局域网、广域网的互联中。点对点的通信协议有PPP、PPPoE协议。
设计计算机网络拓扑结构需要考虑的因素。
chapter2 网络体系结构
1.网络体系结构
两台计算机要传输数据（比如通过QQ），中间要有一条传输数据的物理通道。
step1: 发送文件的计算机 要激活传送数据的数据通路，即发送一些信息控制命令保证数据能在通路上正确发送；
step2: 告诉网络 如何识别接受数据的计算机；
step3：发文件的计算机要检查目的计算机是否开机且网络是否正常。
step4： 检查目的计算机应用程序（比如QQ）是不是准备就绪接受文件。
网络通信过程抽象为--->层次结构模型. 分层处理！！
网络发邮件的分层工作。不同层次有不同的任务，但是相邻两层有紧密的联系和接口。
计算机网络体系结构的三要素： 层次、协议、接口。
接口是相邻层间进行信息交换的界面，下层通过接口向上层提供服务，上层通过接口使用下层的服务。协议使得网络中的数据能够正常进行,网络协议的三个要素：语法、语义、同步。
网络体系结构最重要的是 网络协议。它是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。网络体系结构引入了 层次 layer 的概念。
通讯层次必须是对等层。上层为下层提供指示，下层为上层提供服务。
2. OSI\RM参考模型
ISO 国际标准化组织 international standard organization, ISO 在1987年制定了OSI，它有7层模型，可以让不同厂牌的计算机用于共通的通信协议。
局域网中广泛使用了以太网交换机。
User A 发送一份邮件，用发邮件软件，注意软件不是应用层！！
*当写好邮件点击send 之后，应用层才会收到。SMTP 简单邮件传输协议。
*表示层：发送方是电脑，接收方是手机，硬件不同，文件格式也不太通。表示层要做一次翻译，比如ASCII码，统一数据格式。
*会话层：用服务器通讯，用户名口令等。
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*传输、网络层可以一起解释：传输层、网络层分别用了TCP、IP协议。
做四件事：传输保障（TCP）、地址、数据包交换、路由。
地址：IP地址。
数据的封装 ：比如一封邮件-->数据包-->数据帧。封装过程中在数据的头部会增加地址。
路由：数据传输中，路由器指引 IP地址数据包 应该走哪条路。
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数据链路层：数据怎么在路上跑（数据在物理层面如何传递？）
物理层：传输媒介。
两个用户之间的通讯，最高层是软件之间。不同层的数据形式不同.
发一封邮件---加TCP信息--加IP信息--MAC地址等---->对方收到邮件。
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OSI 有7个层次。
---物理层是OSI是最基础的一层，实现设备与设备之间的物理接口。这一层里数据的单位是bit. 常见的数据典型规范有以下几种：EIATIA , RS-232, RS -449, V.35, RJ-45，常见的网络设备有 中继器、集线器、modem.
--- 数据链路层，提供一个比特流服务，建立相邻结点之间的数据链路。这一层上的数据单位是帧 frame, 典型的协议有 SDLC，HDLC，PPP，Stp等。网络设备有 二层交换机、网桥。
----- 网络层 也叫通信子网层。它的任务是解封数据链路层收到的帧，提取数据包，选择合适的网间路由和交换的结点，确保数据包能够及时传送。这一层上数据单位是package. 典型的协议有 IP、IPX、RIP。 常见设备有路由器、有路由功能的三层交换机。
IP协议
一个IP地址可以代表网络中的主机，主机的程序如何区分？
IP协议很重要的是端口号。
一台电脑上可以运行很多应用程序，数据包传到电脑后，电脑根据端口号来查询相应的应用进程。
---- 传输层 是真正的点对点，是主机到主机的一层，将数据从源端携带到接收方。
这一层上数据单位是 数据段segment，典型的协议包括TCP、UDP、Spx。常见的网络设备 是网关。
TCP协议 是可靠的面向连接的协议。
四个字节一行，第一行的4个字节，32位，前16位是源端口号。
UDP协议是TCP的有效补充。
-----会话层
管理主机之间的会话进程，负责建立、管理、终止进程之间的会话，一次连接就叫做一次会话。
---- 表示层
表示层一下的五层关注的事如何传递数据位，表示层关注的事 所传递的信息的语法和语义。不同计算机内部数据表示方法不同，为了能相互通信，表示层会对上层（应用层）的数据和信息进行变换，保证一个主机应用层的信息可以被另一个主机的应用程序所理解。
----- 应用层
应用层直接面对用户的具体应用，包含应用程序执行通信任务所需的协议和功能，应用层为操作系统或者网络应用程序提供了访问网络服务的接口。 应用层协议常见有 超文本传输协议http，它是浏览器程序访问因特网中其他主机的网页提供给了基本访问服务接口；还有网络ftp文件传送，DNS域名访问。
假设主机1的应用进程AP1向主机2的应用进程AP2传输数据。AP1先将数据转交给主机1的最高层（应用层），比如使用SMTP协议处理数据，在数据前加一个SMTP标记，使得接受主机2能够了解使用什么的软件来处理。
之后进入表示层，进行格式转换，使用一种通讯双方都可以识别的编码来处理数据。
之后进入会话层，会话层会在两个主机之间建立一条只用于传输该数据的一个会话通道，并且要监视其连接状态，只有数据传输完成才会断开这个会话。
会话通道建立后，为了保证数据传输的可靠性，主机1的传输层会将数据进行分段、编码等。
网络层是实际数据传输的层次，将传输当中处理完成的数据再次封装，添加双方的地址信息，并为每一个数据包找一条到主机2的最佳路径。
数据链层会对网络层的数据再次封装，添加能够唯一表示每台设备的MAC物理地址。
主机的物理层把上层的数据转变为电流传输的物理线路，通过物理线路把数据转发到主机2。
主机2 把这个电信号转换为数据链路层的数据帧，数据链路层去掉本层的mac物理地址后，将数据递交给网络层，网络层也去掉主机1的网络层添加的内容后，递交给传输层，最终到达主机2的应用层，使用SMTP（简单邮件传递协议）协议进行分装，这时候它知道了使用什么软件（电子邮件软件）来使用这个数据。
OSI模型的目标：在这个标准下，全世界的计算机都能交流。但是20世纪90年代，虽然整套的OSI国际标准已经有了，但是internet使用了TCP/IP 模型，已经抢先在全世界覆盖了相当大的范围了，当时也没有其他大厂家生产符合OSI标准的产品。OSI模型的市场化失败！！
3. TCP/IP 协议 1989年
被internet 使用, 它以其中最著名的传输控制协议TCP和网际协议IP所命名。有四个层次：应用层、传输层、网络互联层、网络接口层。
--- 网络接口层：负责与物理网络的连接。提供给上层（网路互联层）一个接口，以便传递IP的分组数据。
--- 网络互联层：把数据分组发往目标网络或主机。允许分组沿不用的路径同时传递。该层定义了标准的数据分组协议：IP协议（internet of protocol）， 辅助协议 ICMP协议。网络互联层的任务是把IP分组投递到它应该去的地方，因此IP分组的路由是关键的问题。
---传输层：任务是使源主机和目标主机上的对等实体可以进行会话。这层上定义了两个服务质量不同的协议，传输控制协议 TCP协议、用户数据报协议UDP。
---应用层，有很多协议
总结
