计算机网络原理之计算机网络概述
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Paxon Qiao
Table of Contents
计算机网络原理之计算机网络概述
一、计算机网络基本概念
计算机网络的定义
- 计算机网络（Computer Network）是若干结点（Host）通过通信设备连接起来的计算机系统，这些计算机通过通信设备进行信息交换。
- 从技术范畴来看，计算机网络是计算机技术与通信技术相互融合的产物。
- 计算机网络是互连的、自治的计算机的集合，这些计算机通过通信设备进行信息交换。
- ISP 网络由许多有线或无线通信链路互连分组交换设置构成。
- 分组交换设备可以实现数据分组的接收与转发，是构成 Internet 的重要基础，存在多种形式，最典型的是路由器和交换机。
协议的定义
- 协议（Protocol）是计算机网络中，计算机之间通信必须遵守的规则，这些规则将数据划分为具有特定含义的组件，并通过这些组件在计算机之间传递数据。
- 协议是计算机网络中，计算机之间进行通信时所必须遵守的规则的集合。
协议三要素
- 语法：语法是用来规定语言的规则，计算机网络协议的语法就是对数据包中数据的组织格式进行定义。
- 语义：语义是用来规定语言的含意，计算机网络协议的语义是对数据包中数据的含意进行定义。
- 同步：同步就是对发送和接收双方的数据发送和接收速率进行协调。
计算机网络的功能
- 硬件资源共享
- 软件资源共享
- 信息资源共享
计算机网络的分类
按覆盖范围分类
- 广域网 WAN（Wide Area Network）：覆盖范围很广的计算机网络，通常跨接很大的地理距离，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，甚至全球。
- 城域网 MAN（Metropolitan Area Network）：覆盖范围较小的计算机网络，通常覆盖一个城市，也可以覆盖一个城市里的几个区
- 局域网 LAN（Local Area Network）：覆盖范围较小的计算机网络，通常覆盖一个校园，一个公司，或者一个单位。
- 个人区域网 PAN（Personal Area Network）：覆盖范围极小的计算机网络，通常覆盖一个家庭，一个宿舍或一个办公室。
按拓扑结构分类
- 总线型拓扑结构
- 环型拓扑结构
- 星型拓扑结构
- 网状拓扑结构
- 树形拓扑结构
- 混合拓扑结构
按交换方式分类
- 电路交换（Circuit Switching）：在通信开始前，通信双方需要先建立一个通信电路，然后通信双方通过这个电路进行通信。通信的结束也通过释放这个通信电路来结束。
- 报文交换（Message Switching）：报文交换的交换节点即交换机，交换机中存储着大量报文，报文交换机根据报文中的地址信息将报文转发到下一个交换机。报文交换的交换节点即交换机，交换机中存储着大量报文，报文交换机根据报文中的地址信息将报文转发到下一个交换机。
- 分组交换（Packet Switching）：分组交换的交换节点即交换机，交换机中存储着大量分组，分组交换机根据分组中的地址信息将分组转发到下一个交换机。
按传输介质分类
- 无线传输介质
- 有线传输介质
按网络模型分类
- OSI 七层模型
- TCP/IP 四层模型
- 客户-服务器模型
按网络用户属性分类
- 公用网
- 私有网
二、计算机网络结构
网络边缘
- 终端系统（End System）：终端系统也称为用户终端（User Equipment），直接连到网络的计算机，是网络边缘设备，是计算机用户访问网络的入口。
- 边缘路由器（Edge Router）：边缘路由器也称为网络接入设备（Network Access Device），是网络边缘设备，是终端系统接入互联网的网关，是网络边缘的入口。
接入网络
常见的接入网络包括以下几类：
- 电话拨号接入
- 非对称数字用户线路 ADSL
- 混合光纤同轴电缆 HFC 接入网络
- 局域网
- 移动接入网络
网络核心
三、数据交换技术
数据交换的概念
电路交换
- 建立电路
- 传输数据
- 拆除电路
报文交换
- 报文交换机
- 报文
- 存储转发
分组交换
分组交换的基本原理
分组交换的优点
- 交换设备存储容量要求低
- 交换速度快
- 可靠传输效率高
- 更加公平
分组长度的确定
- 分组长度与延迟时间
- 分组长度与误码率
四、计算机网络性能
速率与带宽
时延
- 结点处理时延
- 排队时延
- 传输时延
- 传播时延