一、 因特网概述
1.1 网络、互连网（互联网）和因特网
- 网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
- 多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。因此，互联网是“网络中的网络”。
- 因特网是世界上最大的互连网络。
internet与Internet的区别
internet（互联网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互相连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议簇作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET
1.2 因特网发展的三个阶段
1969年，从单个网络ARPANET向互联网发展；
1985年，逐步建成三级结构的因特网；
1993年，逐步形成了多层次ISP结构的因特网。
1.3 因特网的标准化工作
1、因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。
2、因特网在制定其标准上的一个很大的特点就是面向公众。
3、因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。
因特网体系结构委员会IAB，负责管理因特网有关协议的开发；
因特网工程部IETF，负责管理因特网有关协议的开发；
因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。
4、制定因特网的正式标准要经过一下4个阶段：
- 因特网草案（在这个阶段还不是RFC文档）
- 建议标准（从这个阶段开始就成为RFC文档）
- 草案标准
- 因特网标准
二、 因特网的组成
- 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
- 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
三、三种交换方式
3.1 电路交换
- 电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；
- 从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；
- 电路交换的三个步骤：
- 建立连接（分配通信资源）
- 通话（一直占用通信资源）
- 释放连接（归还通信资源）
3.2 分组交换
发送方：完成构造分组和发生分组
路由器：完成缓存分组和转发分组
接收方：完成接收分组和还原报文
3.3 报文交换
3.4 三种交换方式的对比
3.5 优缺点对比
3.5.1 电路交换
优点：
1）通信时延小
2）有序传输
3）没有冲突
4）适用范围广
5）实时性强
6）控制简单
缺点：
1）建立连接时间长
2）线路独占，使用效率低
3）灵活性差
4）难以规格化
3.5.2 报文交换
优点：
1）无需建立连接
2）动态分配线路
3）提高线路可靠性
4）提高线路利用率
5）提供多目标服务
缺点：
1）引发了转发时延
2）需要较大存储空间
3）需要传输额外的信息量
3.5.3 分组交换
优点：
1）无需建立连接
2）线路利用率高
3）简化了存储管理
4）加速传输
5）减少出错概率和重发数据量
缺点：
1）引起了转发时延
2）需要传输额外的信息量
3）对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程
四、计算机网络的定义和分类
4.1 计算机网络的定义
计算机网络的精确定义并未统一
计算机网络的最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合
互连：是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信；
自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用；
集合：是指至少需要两台计算机。
计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件。
计算机网络并非专门用来传输数据，而是能够支持很多种应用（包括今后可能出现的各种应用）。
4.2 计算机网络的分类
- 按交换技术分类：
- 电路交换网络
- 报文交换网络
- 分组交换网络
- 按使用者分类：
- 公用网
- 专用网
- 按传输介质分类：
- 有线网络
- 无线网络
- 按覆盖范围分类：
- 广域网WAN
- 城域网MAN
- 局域网LAN
- 个域网PAN
- 按拓扑结构分类：
- 总线型网络
- 星型网络
- 环形网络
- 网状型网络
五、计算机网络的性能指标
5.1 速率
- 比特：计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个1或0。
- 连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称比特率或数据率。
5.2 带宽
用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的“最高数据率”；单位与速率单位相同。
5.3 吞吐量
- 吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量；
- 吞吐量被经常用于现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络；
- 吞吐量受网络的带宽或额定数速率的限制。
5.4 时延
发送时延 = 分组长度（b）÷ 发送速率（b/s）
传播时延 = 信道长度（m）÷ 电磁波传播速率（m/s）
处理时延 一般不便于计算
常见介质中电磁波的传播速率（m/s）
自由空间：3 × 10^8^
铜线：2.3 × 10^8^
光纤：2.0 × 10^8^
5.5 时延带宽积
- 时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
- 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特。
- 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
5.6 往返时间RTT
- 在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互；
- 我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。
5.7 利用率
- 信道利用率：用来表示某信道由百分之几的时间是被利用的（有数据通过）；
- 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均；
- 利用率并非越高越好：当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加；
- 也不能使宝贵的通信资源被白白浪费。
5.8 丢包率
- 丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
- 分组丢失的两个主要原因：分组误码，结点交换机缓存队列满（网络拥塞）；
六、计算机网络体系结构
6.1 常见的计算机网络体系结构
6.1.1 OSI体系结构
- 应用层
- 表示层
- 会话层
- 运输层
- 网络层
- 数据链路层
- 物理层
6.1.2 TCP/IP体系结构
- 应用层
- 运输层
- 网际层
- 网络接口层
6.1.3 原理体系结构
- 应用层
- 运输层
- 网络层
- 数据链路层
- 物理层
6.2 计算机网络体系结构中的专用术语
6.2.1 实体
- 实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
- 对等实体：收发双方相同层次中的实体
6.2.2 协议
协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
协议的三要素：语法 语义 同步
语法：定义所交换信息的格式
语义：定义收发双方所要完成的操作
同步：定义收发双方的时序关系
6.2.3 服务
服务：在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。
协议是”水平的“，服务是”垂直的“。
实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是”透明“的。
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。
数据链路层的服务访问点为帧的”类型“字段。
网络层的服务访问点为IP数据报首部中的”协议字段“。
运输层的服务访问点为”端口号“。
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元。
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。
多个SDU可以合成为一个PDU；一个SDU也可以划分为几个PDU。
6.3 计算机网络中分层的必要性
- 应用层：解决通过应用进程之间的交互来实现特定网络应用的问题
- 表示层：解决通信双方交换信息的表示问题
- 会话层：解决进程之间进行会话问题
- 运输层：解决进程之间基于网络的通信问题
- 网络层：解决分组在多个网络之间传输（路由）的问题
- 数据链路层：解决分组在一个网络（或一段链路）上传输的问题
- 物理层：解决使用何种信号来传输比特0和1的问题
