计算机通信网络基础（计算机网络与通信基础）
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计算机网络的基础是什么？
TCP/IP协议（又名：网络通讯协议）即传输控制协议/互联网协议，是一个网络通信模型，以及一整个网络传输协议家族。这一模型是Internet最基本的协议，也是Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 其定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。TCP负责发现传输的问题，而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。
为了减少网络设计的复杂性，大多数网络都***用分层结构。对于不同的网络，层的数量、名字、内容和功能都不尽相同。在相同的网络中，一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层可利用第N层协议进行通信，协议基本上是双方关于如何进行通信所达成的一致。
不同机器中包含的对应层的实体叫做对等进程。在对等进程利用协议进行通信时，实际上并不是直接将数据从一台机器的第N层传送到另一台机器的第N层，而是每一层都把数据连同该层的控制信息打包交给它的下一层，它的下一层把这些内容看做数据，再加上它这一层的控制信息一起交给更下一层，依此类推，直到最下层。最下层是物理介质，它进行实际的通信。相邻层之间有接口，接口定义下层向上层提供的原语操作和服务。相邻层之间要交换信息，对等接口必须有一致同意的规则。层和协议的集合被称为网络体系结构。
每一层中的活动元素通常称为实体，实体既可以是软件实体，也可以是硬件实体。第N层实体实现的服务被第N+1层所使用。在这种情况下，第N层称为服务提供者，第N+1层称为服务用户。
服务是在服务接入点提供给上层使用的。服务可分为面向连接的服务和面向无连接的服务，它在形式上是由一组原语来描述的。这些原语可供访问该服务的用户及其他实体使用。
TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。
TCP提供的是一种可靠的数据流服务，***用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还***用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。
如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。
TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。
面向连接的服务（例如 Telnet、 FTP、 rlogin、 X Windows和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收 域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。
计算机网络基础重要知识点
计算机网络基础重要知识点，第一章概述的知识点包含章节导引,第一节计算机网络的定义与作用,第二节计算机网络技术的发展,第三节计算机网络的分类与主要性能指标,第四节计算机网络的体系结构,。参考模型的七层结构很重要，要理解如下：
从最底层到最高层：物理层，内数据链路容层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层.
物理层：在通信系统间建立物理链接，实现原始位流的传输。工作在该层的设备有 中继器 集线器 网卡 数据的传输单位 是 比特流.
数据链路层：实现物理网络中的系统标识，具有组帧功能，在共赏传输介质的网络中，还提供访问控制功能，提供数据的无错传输。 工作在层的设备有 交换机
网桥。 传输单位 是帧。
网络层：对整个互联网络中的系统进行统一的标识，具有分段和重组功能还具有寻址的功能，实现拥塞控制功能。
传输层： 实现主机间进程到进程的数据通信。 数据传输的单位是 段。
会话层：组织和同步不同主机上各种进程间的通信。
表示层：为应用进程间传送的数据提供表示的方法即确定数据在计算机中编码方式。
应用层： 是（唯一）直接给网络应用进程提供服务。
计算机网络入门知识
计算机网络 课程的特点是计算机技术与通信技术的结合,从事计算机网络课程教学的教师应具备计算机网络建设、管理和研究的背景。下面是我整理的一些关于计算机网络入门知识的相关资料，供你参考。
计算机网络入门知识大全
一、计算机网络基础
对“计算机网络”这个概念的理解和定义，随着计算机网络本身的发展，人们提出了各种不同的观点。
早期的计算机系统是高度集中的，所有的设备安装在单独的大房间中，后来出现了批处理和分时系统，分时系统所连接的多个终端必须紧接着主计算机。50年代中后期，许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，这样就出现了第一代计算机网络。
第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统。
终端：一台计算机的外部设备包括CRT控制器和键盘，无GPU内存。
随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机FEP当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或近一步达到***共享的系统”，但这样的通信系统己具备了通信的雏形。
第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究***局协助开发的ARPAnet。
主机之间不是直接用线路相连，而是接口报文处理机IMP转接后互联的。IMP和它们之间互联的.通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供***共享，组成了***子网。
两个主机间通信时对传送信息内容的理解，信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定，称为协议。
在ARPA网中，将协议按功能分成了若干层次，如何分层，以及各层中具体***用的协议的总和，称为网络体系结构，体系结构是个抽象的概念，其具体实现是通过特定的硬件和软件来完成的。
70年代至80年代中第二代网络得到迅猛的发展。
第二代网络以通信子网为中心。这个时期，网络概念为“以能够相互共享***为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。
第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。
IS0在1984年颁布了0SI/RM，该模型分为七个层次，也称为0SI七层模型，公认为新一代计算机网络体系结构的基础。为普及局域网奠定了基础。(^60090922a^1)
70年代后，由于大规模集成电路出现，局域网由于投资少，方便灵活而得到了广泛的应用和迅猛的发展，与广域网相比有共性，如分层的体系结构，又有不同的特性，如局域网为节省费用而不***用存储转发的方式，而是由单个的广播信道来连结网上计算机。
第四代计算机网络从80年代末开始，局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，多媒体，智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。
计算机网络：将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现***共享和数据通信的系统。
从定义中看出涉及到三个方面的问题：
(1)至少两台计算机互联。
(2)通信设备与线路介质。
(3)网络软件，通信协议和NOS
二、计算机网络的分类
用于计算机网络分类的标准很多，如拓扑结构，应用协议等。但是这些标准只能反映网络某方面的特征，最能反映网络技术本质特征的分类标准是分布距离，按分布距离分为LAN，MAN，WAN，Internet。
1.局域网
几米——10公里。小型机，微机大量推广后发展起来的，配置容易，速率高，4Mbps～2GbpS。 位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层。
2.都市网
10公里——100公里。对一个城市的LAN互联，***用IEEE802.6标准，50Kbps～l00Kbps，位于一座城市中。
3.广域网
也称为远程网，几百公里——几千公里。发展较早，租用专线，通过IMP和线路连接起来，构成网状结构，解决循径问题，速率为9.6Kbps～45Mbps 如：邮电部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN网。
4.互联网
并不是一种具体的网络技术，它是将不同的物理网络技术按某种协议统一起来的一种高层技术。
三、局域网的特征
局域网分布范围小，投资少，配置简单等，具有如下特征：
(1)传输速率高：一般为1Mbps--20Mbps，光纤高速网可达100Mbps，1000MbpS
(2)支持传输介质种类多。
(3)通信处理一般由网卡完成。
(4)传输质量好，误码率低。
(5)有规则的拓扑结构。
四、局域网的组成
局域网一般由服务器、工作站、网卡和传输介质四部分组成。
1.服务器
运行网络0S，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心。
从应用来说较高配置的普通486以上的兼容机都可以用于文件服务器，但从提高网络的整体性能，尤其是从网络的系统稳定性来说，还是选用专用服务器为宜。
目前常见的NOS主要有Netware，Unix和Windows NT三种。
(1)Netware：
流行版本V3.12，V4.11，V5.0，对硬件要求低，应用环境与DOS相似，技术完善，可靠，支持多种工作站和协议，适于局域网操作系统，作为文件服务器，打印服务器性能好。
(2)Unix：
一种典型的32位多用户的NOS，主要应用于超级小型机，大型机上，目前常用版本有Unix SUR4.0。支持网络文件系统服务，提供数据等应用，功能强大，不易掌握，命令复杂，由ATT和SCO公司推出。
(3)Windows NT Server 4.0：
一种面向分布式图形应用程序的完整平台系统，界面与Win95相似，易于安装和管理，且集成了Internet网络管理工具，前景广阔。
服务器分为文件服务器，打印服务器，数据库服务器，在Internet网上，还有Web，FTP，E-mail等服务器。
网络0S朝着能支持多种通信协议，多种网卡和工作站的方向发展。
2.工作站
可以有自己的0S，独立工作;通过运行工作站网络软件，访问Server共享***，常见有DOS工作站，Windows 95工作站。
3.网卡
将工作站式服务器连到网络上，实现***共享和相互通信，数据转换和电信号匹配。
网卡(NTC)的分类：
(1)速率：10Mbps，100Mbps
(2)总线类型：ISA/PCI
(3)传输介质接口：
单口：BNC(细缆)或RJ-45(双绞线)。(^60090922b^2)
4.传输介质
目前常用的传输介质有双绞线，同轴电缆，光纤等。
(1)双绞线(TP)：
将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低干扰，每对相互扭绕而成。分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。局域网中UTP分为3类，4类，5类和超5类四种。
以AMP公司为例：
3类：10Mbps，皮薄，皮上注“cat3”，箱上注“3类”，305米/箱，400元/箱。
4类：网络中用的不多。
5类：(超5类)100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注“cat5”，箱上注5类，305米/箱，600—700元/箱(每段100米，接4个中继器，最大500米)。
接线顺序：
正常： 白桔 桔 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
(对应) 1 2 3 4 5 6 7 8
集联： 白绿 绿 白桔 棕 白棕 桔 白蓝 蓝
(对应) 1 2 3 4 5 6 7 8
STP：内部与UTP相同，外包铝箔，Apple，IBM公司网络产品要求使用STP双绞线，速率高，价格贵。
(2)同轴电缆：
由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开。
按直径分为粗缆和细缆。
粗缆：传输距离长，性能高但成本高，使用于大型局域网干线，连接时两端需终接器。
A.粗缆与外部收发器相连。
B.收发器与网卡之间用AUI电缆相连。
C.网卡必须有AUI接口：每段500米，100个用户，4个中继器可达2500米，收发器之间最小2.5米，收发器电缆最大50米。
细缆：传输距离短，相对便宜，用T型头，与BNC网卡相连，两端安50欧终端电阻。
每段185米，4个中继器，最大925米，每段30个用户，T型头之间最小0.5米。 按传输频带分为基带和宽带传输。
基带：数字信号，信号占整个信道，同一时间内能传送一种信号。
宽带：传送的是不同频率的信号。
(3)光纤：
应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。分为单模光纤和多模光纤。绝缘保密性好。
单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2公里以上。
多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2公里以内。
五、局域网的几种工作模式
1.专用服务器结构(Server-Baseb)
又称为“工作站/文件服务器”结构，由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。
文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。 对于一般的数据传递来说已经够用了，但是当数据库系统和其他复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了，因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户感觉极慢，因此产生了客户机/服务器模式。
2.客户机/服务器模式(client/server)
其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其他的应用处理工作分散到网络中其他微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S由的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取安全后备及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C/S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。
[计算机网络之一] 网络基础知识
协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种 “约定”。这种 “约定” 使那些由不同的厂商、不同的 CPU 以及不同的操作系统组成的计算机之间，只要遵循相同的协议就能够实现通信。
TCP/IP、AppleTalk（仅限苹果计算机使用）、SNA（IBM）、DECnet（DEC）、IPX/SPX（Novell）
分组交换是指将大数据分割为一个个叫做包的较小单位进行传输的方法。
ISO （International Organization for Stardards，国际标准化组织）制定了国际标准 OSI （Open System Interconnection，开放系统互联参考模型），但是没有得到普及，反而是随 Apanet 而生的 TCP/IP 协议在大学研究机构和计算机行业的推动下成为实际的业界标准。
每个分层都接收由它下一层所提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定服务。上下层之间进行交互所遵循的约定叫做 “接口” ，同一层之间交互所遵循的约定叫做 “协议” 。
协议分层参考了计算机软件中的模块化开发。
单播、广播、多播、任播。
一个地址必须明确地表示一个主体对象，在同一个通信网络中不允许有两个相同地址的通信主体存在。
有层次性的地址方便高效地找到通讯目标（eg: 快递地址国家、省市区）
MAC地址有唯一性但没有层次性。
以太网、无线、帧中继、ATM、FDDI、ISDN。
NIC（Network Interface Card，网络接口卡），计算机必须有网卡才能接入网络。
物理层面上延长网络的设备。将电缆传递过来的光电信号经过波形调整和放大之后传递给另一个电缆。
集线器 ：提供多个端口的中继器。
数据链路层面连接两个网络的设备。 不同网络可能***用了不同的数据链路，数据传输的速率可能完全不一样 ，网桥会缓存一个网段传输到另一个网段的数据帧，再重新生成信号作为全新的帧转发给另一个网段（这里我理解不同数据链路帧的格式不一样，所以网桥需要缓存数据并转换位另一个数据链路中的帧格式）。
网桥的其他作用：
① 根据数据帧中的 FCS 检查数据帧是否已损坏，是则不转发；
② 自学习MAC设备来自哪些网络，并记录在地址转发表中（地址转发表记录硬件地址与网络的映射关系）；
③ 过滤功能控制网络流量。
交换集线器 ：每个端口都相当于一个网桥。
网络层面上连接两个网络、并对分组报文进行转发的设备。
应用场景：广域网加速器、特殊应用访问加速、防火墙。
将传输层到应用层的数据进行转发和翻译的设备。
代理服务器 ：控制流量和出于安全考虑，客户端和服务端无需在网络上直接通信，而是从传输层到应用层对数据和访问进行各种控制和处理。
研发基于分组交换技术的 ARPANET，取代容灾性差的中央集中式网络。
单个网络无法解决所有通信问题，开始研究网络互连技术，出现了 TCP/IP，并首先被 BSD UNIX ***用，随之被广泛使用变得流程，所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。
围绕大型计算机中心建设计算机网络，即 N***NET（国家科学基金网），它是一个***网络，分为主干网、地区网和校园网。这种***计算机网络覆盖了全美主要的大学和研究所，并成为互联网中的主要组成部分。
N***NET 逐渐被商用的互联网主干网替代，***机构不再负责互联网的运营。用户接入互联网需要通过 ISP（Internet Service Provider：互联网服务提供商）。
IXP（Internet eXchange Point）互联网交换点 的作用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（如上图中的主干 ISP）来转发分组。
所有的互联网标准都是以 RFC 的形式在互联网上发表的，但并非所有的 RFC 文档都是互联网标准。
制定互联网的正式标准要经过以下三个阶段
（1）互联网草案
（2）建议标准
（3）互联网标准
由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的额，用来进行通信和***共享。
由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分视为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
① 电路交换的起源
② 电路交换的特点
在使用信道时，信道两端的两个用户始终占用端到端的通信***，线路上真正传送数据的时间比例很小，传输效率很低。
③ 电路交换的步骤
建立连接 （占用通信***）→ 通话 （一直占用通信***）→ 释放连接 （归还通信***）
电报通信***用基于存储转发原理的报文交换，整个报文被发送到相邻结点，存储下来，再转发到下一个结点。
① 分组交换的特点
把一个完整的报文划分为一个个分组，每个分组传送到相邻结点后，存在下来查找转发表，在转发到下一个结点。
② 分组交换的优缺点
优点：每个分组可以经过不同的路由，使得有更好的可靠性，也能充分利用网络性能。
缺点：分组控制信息有一定开销，路由器存储转发时需要排队导致产生时延，无法确保通信时端到端所需的宽带。
① 广域网 WAN（Wide Area Network） 广域网的作用范围通常为几十到几千公里，是互联网的核心，其任务是通过长距离运送主机锁发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信量。
② 城域网 MAN（Metropolotan Area Network） 城域网的作用范围一般是一个城市，作用距离约为 5 ~ 50 km。可以为一个或几个单位所用欧，也可以是一种公用设置，用来将多个局域网进行互联。目前很多城域网***用的是以太网技术。
③ 局域网 LAN（Local Area Network） 局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信链路相连（速率通常在 10 Mbit/s 以上），但地理上则局限在较小的范围（如 1 km 左右）。在局域网发展的初期，一个学校或工厂往往只拥有有个局域网，但现在局域网已非常广泛地使用，学校或企业大都拥有多个互连的局域网（这样的网络常称为 校园网 或 企业网 ）。
④ 个人局域网 PAN（Personal Area Network） 个人局域网就是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络，因此也常称为 无线个人局域网 WPAN（Wireless PAN） ，其范围很小，大约在 10 m 左右。
① 公用网（pulic network） 电信公司出资建造的大型网络。
② 专用网（private network） 某个部门为满足本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务，例如，军队、铁路、银行、电力等系统均有本系统的专用网。
接入网（Access Network） ，又称为本地接入网或居民接入网。
数据的传输速率，也称为数据率或比特率，单位为 bit/s（比特每秒）（或 b/s，有时也写为 bps，即 bit per second）。
1 kbit/s = 1 × 10³ bit/s，1 Mbit/s = 1 × 10^6 bit/s，1 Gbit/s = 1 × 10^9 bit/s，1 Tbit/s = 1 × 10^12 bit/s
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络的实际的数据量，单位同速率带宽。
时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间，网络时延由几个部分组成：
网络总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
[误区] 光纤的传播速率实际上比铜线要慢，但是光纤的带宽却比普通的双绞线要快，这是因为光信号的抗干扰性强，并且可以通过波分复用的信道复用技术，达到一路光纤传输多路信号的效果。
时延带宽积表示信道中可以容纳多少比特。
在计算机网络中，往返时间 RTT（Round-Trip Time）是一个重要的性能指标，因为在许多情况下，互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。
使用卫星通信时，发送时延很短，主要消耗在来回传播时延上，即往返时间相对较长。
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为零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，U 表示利用率，则
U = 1 - D0/D，变形一下，有
信道利用率不是越高越好，因为信道利用率增大时，网络时延也会增加，因为排队时延增大。所以当 U 趋于 1 时，D 会趋于无限大，所以 信道或网络的利用率过高会产生非常大的时延 。
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。
① 语法，即数据与控制信息的结构或格式；
② 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；
③ 同步，即时间实现顺序的详细说明。
① 各层独立；
② 灵活性好；
③ 结构上可分割开；
④ 易于实现和维护；
⑤ 能促进标准化工作。
计算机网络的各层及其协议的集合就是网络的体系结构。
实体 ：表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议 ：协议是水平的，控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
服务 ：服务是垂直的，下层通过接口向上层提供服务。
服务访问点 ：SAP（Service Access Point），同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方。
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