计算机网络概述

一、计算机网络概念

1. 广义观点：只要能实现远程信息处理的系统或进一步达到资源共享的系统，都是计算机网络。（低级阶段）
2. 资源共享观点（基本特征）：
   • 目的：资源共享
   • 组成单元：分布在不同地理位置的多台独立“自治计算机”
   • 统一规则：网络协议
3. 用户透明性观点（分布式系统、未来目标）：存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统。

二、计算机网络的组成

1. 从组成部分看（硬件、软件、协议）：
   • 硬件：主机、通信链路、交换设备、通信处理机；
   • 软件：网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序；
   • 协议：计算机网络的核心；
2. 从工作方式看（边缘部分、核心部分）：
   • 边缘部分（连接到因特网上的主机组成）：通信与资源共享；
   • 核心部分（大量网络和连接到网络的路由器）：连通性与交换服务；
3. 从功能组成看（通信子网、资源子网）：
   • 通信子网（各种传输介质、通信设备、相应的网络协议）：实现联网计算机之间的数据通信
   • 资源子网（实现资源贡献的设备与软件的集合）：向网络用户提供其他计算机上的硬件、软件、数据资源的服务

三、计算机网络的功能

1. 数据通信：最基本、最重要的功能
2. 资源贡献：资源互通有无
3. 分布式处理：提高系统利用率
4. 提高可靠性：互为替代机
5. 负载均衡：将工作均衡地分配给计算机网络中的各台计算机

四、计算机网络的分类

1. 按分布范围
   • 广域网（WAN）：几十千米-几千千米，通常使用网状结构，因为稳定嘛
   • 城域网（MAN）：5km-50km
   • 局域网（LAN）：几十米-几千米，工作在数据链路层，不需要网络层，也不存在路由选择问题。但数据链路层使用物理层结点需要通过服务访问点实现。
   • 个人区域网（PAN）：10m
   • 这些网络的差异不仅在于他们所覆盖的范围不同，更本质的是他们所使用的协议不同。
   • 中继器和桥接器通常是指用于局域网的物理层和链路层的联网设备，目前局域网介入广域网主要是通过称为路由器的的互联设备实现。
2. 按传输技术
   • 广播式网络（局域网、广域网中的无线、卫星通信网络）：所有联网计算机共享一个公共通信信道。
   • 点对点网络（广域网）：每条物理线路连接一对计算机，若无直接线路，通过中间结点接收、存储、转发。
   • 重要区别：分组存储转发与路由选择机制是点对点与广播式的重要区别。
3. 按拓扑排序（主要指通信子网的拓扑排序）
   • 星形网络：都单独与中央设备连接，便于集中控制与管理，但成本高、中心结点对故障敏感。
   • 总线形网络：用单根传输线把计算机连接起来，建网容易、节省线路，但重负载效率不高、总线任意处都对故障敏感。
   • 环形网络：所有计算机接口设备连接成一个环，环中信号单向传输。
   • 网状形网络：多用在广域网中，可靠性高，但控制复杂、成本高。
4. 按使用者
   • 公用网
   • 专用网
5. 按交换技术（很重要）
   • 电路交换网络（建立连接、传输数据、断开连接）：整个报文的比特流连续的从源点到达终点，数据直接传送、时延小，但线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于差错控制。（传统电话网络）
   • 报文交换网络（存储-转发网络）：整个报文先传送到相邻结点，全部存储后查找转发表，转发到下一个结点。可以较为充分的利用线路容量，可以实现不同链路之间不同数据率的转换，可以实现格式转换，可以实现一对多、多对一的访问，可以实现差错控制。但增大资源开销，增加缓冲时延，需要额外控制机制保证报文顺序不乱，缓冲区难以管理。
   • 分组交换网络（包交换网络）：将数据分成较短的固定长度的数据块。除具备报文交换网络的优点外，还有自身优点，缓冲易于管理，平均时延小。（现在的主流）
6. 按传输介质
   • 有线：双绞线网络、同轴电缆网络
   • 无线：蓝牙、微波、无线电

五、计算机网络的标准化工作及相关组织（略）

六、计算机网络性能指标

1. 带宽
2. 时延（处理时延和排队时延一般在题目中忽略不计，除非有要求）
   • 发送时延（传输时延）
   • 传播时延（注意和传输时延的区别，取电磁波在信道上的传播速度，传播速度变不了哦）
   • 处理时延
   • 排队时延
   • 总时延
3. 时延带宽积
4. 往返时延
5. 吞吐量
6. 速率

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