計算機網絡（1）

計算機網絡

該博客爲我的學習計算機網絡時候作的一些筆記，做者水平頗有限，若有錯誤和理解不對之處，歡迎指出！！！謝謝謝謝！！！

學習課本以及資料爲謝希仁老師的《計算機網絡（第七版）》以及《自頂向下》。課程爲韓立剛老師的視頻，強推該老師視頻，很棒棒~

互連網和互聯網

講真，在此以前真沒據說過還有互連網，還覺得是老師的講義打錯了。這裏有個常識性的概念知識，」internet「和「Internet」是不同的。

互連網

「internet」是一個通用性的名詞，泛指由多個計算機網絡鏈接而成的網絡，具體使用什麼通行協議並不明確。由結點和鏈路鏈接成網絡，再有路由來鏈接各個網絡造成互連網。

結點能夠是計算機、交換機，也能夠是路由器等等

互聯網

「Internet」，這就是咱們熟知的因特網。是一個採用了TCP/IP協議族，並且覆蓋全球、資源共享的一個超大的互連網絡。個人理解是互聯網

互聯網發展的三個階段

第一階段

最開始是出現了ARPNET單個網絡，隨後有了路由來將各個ARPNET網絡鏈接起來，造成互聯網。

1. 1983年，ARPNET上的標準協議改成TCP/IP，因此TCP/IP協議的計算機均可以經過互聯網通訊
2. 1983年也就被人們做爲互聯網的誕生時間
3. 1990年，ARPNET正式關閉，此時互聯網的測試基本結束，開始了下一階段

第二階段

隨後出現的是一個三級結構的互聯網，造成了 主幹網—地區網—校園網 的一個佈局。因爲最開始加入的可能是科研機構和學校，隨後愈來愈多的企業也加入了。

第三階段

逐漸造成了多層次ISP結構的互聯網（LSP？？？）

1. 出現了互聯網服務提供者ISP（Internet Service Provider）移動、電信（電信的校園網巨差，小聲BB）
2. 只要向ISP繳納費用，便可從ISP獲取所需IP地址的使用權，經過ISP連入互聯網
3. 根據覆蓋面積的大小以及全部的IP地址和數目的不一樣，ISP也分爲不一樣層級的ISP：主幹ISP、地區ISP、本地ISP

ISP的分層：

IXP

咱們能夠看到這個主機A若是要和主機B通訊太麻煩了，繞了一個大彎子，這時候就有了IXP互聯網交換點，在作爲中間線路。

其餘

也有一些大公司直接接入主幹ISP或者地區ISP，來提升本身的網絡能力

帶寬速度

你覺得你覺得的100M就是你覺得嗎？

100M實際上是到本地ISP的速度，可是其餘地方的ISP呢？這時候是取決於速度最低的ISP

萬維網

萬維網是Internet上的應用，而這種應用也促進了Internet的發展

互聯網協會ISOC

ISOC下有一個互聯網體系結構研究委員會 IAB，該委員會下面又有兩個部門：

1. 互聯網研究部IRTF，該研究部下面又有互聯網研究指導小組IRSG來管理各個小組RG(research group)
2. 互聯網工程部IESG，該部門下面有互聯網工程指導小組IESG來管理各個領域的不一樣小組WG(working group)

成爲互聯網正式標準的幾個階段

全部互聯網標準應該以RFC的形式在網上發表

過去

1. 首先造成一個互聯網草案(Internet Draft)，該草案有六個月的有效期，在此時尚未成爲RFC文檔
2. 接着需達到建議標準(Proposed Standard)，今後階段開始成爲RFC文檔
3. 最後達到互聯網標準(Internet Standard)，成爲正式標準後，能夠分到一個編號 STD XXXX，一個標準能夠和多個RFC文檔關聯

如今

如今變爲兩個階段，建議標準和互聯網標準

其中，除了建議標準和互聯網標準有RFC文檔外，還有：

1. 實驗RFC，實驗成功成爲建議標準，不成功變爲歷史的RFC (拜拜了您嘞)
2. 提供信息的RFC，這裏是提供指導信息的RFC
3. 歷史RFC(這就是被廢棄的了)

互聯網的組成

邊緣部分：

由全部鏈接在互聯網上的主機組成，包括智能設備等等。這部分是用戶直接使用的，用來通訊和資源共享。

1. 在邊緣部分的主機又稱爲端系統(end system)，端系統在功能上可能很不同：
   1. 小型的：一個電腦也可，一個手機也可，一個智能聯網手錶也可，一個聯網STM32小鬧鐘也可
   2. 大型的：一個賊貴賊貴的超大計算機
   3. 端系統的擁有着能夠是我的、企業、學習、政府或者某個LSP

核心部分：

這是由大量網絡和路由器組成，核心部分給邊緣部分提供服務(提供連通性和交換)

端系統之間通訊的含義

主機A和主機B之間的通訊，實際上是A上的某個程序和B上的某個程序通訊。

端系統之間的通訊方式：

1. 客戶-服務器方式（C/S方式），也就是Client/Server方式，簡稱C/S方式
2. 對等方式（P2P），Peer-to-Peer方式

客服端的工做方式

客戶端軟件的特色：

1. 被用戶調用後運行，在打算通訊時主動向遠地服務器發起通訊（請求服務）。所以，客服軟件必須指導服務器程序的地址。
2. 不須要特殊的硬件和很複雜的操做系統

服務器軟件的特色：

1. 一種專門提供某種服務的程序（例如web、DNS、FTP、SMTP等），可同時處理多個遠地或本地客戶的請求
2. 系統啓動後自動調用並一直運行，被動的等待並接受來自各地的客戶的通訊請求。所以，服務器程序不須要知道客戶程序的地址。
3. 通常須要強大的硬件和高級的操做系統

客戶和服務器的通訊關係創建後（三次握手與四次揮手？？），通訊能夠是雙向的，二者皆可收發數據。

分組交換

爲了理解分組交換，能夠先學習電路交換

電路交換

咱們傳統的電話通訊就是電路交換的典型表明，這個方式整個過程以下：創建鏈接(佔用通訊資源)->通話(一直佔用通訊資源)->釋放鏈接(歸還通訊資源)。從通訊資源分配的角度來看，交換就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。從通話開始到通話結束，期間不少時間內，通訊線路的資源都是被浪費的。

分組交換

分組交換採用了存儲轉發技術（實質上是採用了在數據通訊的過程當中斷續<或動態>分配傳輸帶寬的策略），它是把一個報文(message)劃分爲幾個分組後再進行傳送，報文爲要發送的整塊數據。在發送報文以前，先把較長的報文劃分紅爲一個個更小的等長數據段，在每個數據段前面，加上一些由必要的控制信息組成的首部(header)，就構成了一個分組(packet)。多個分組組成報文。分組中的首部包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，每個分組才能在互聯網中獨立地選擇傳送路徑，並被正確地交付到分組傳輸的終點。

這樣就很大程度上解決了電路交換中的一個效率的問題：

1. 電路交換是短跑比賽，同一條賽道，每一場比賽的比勝過程中只有一個選手使用。

   ​ 電路交換分爲三個階段：

   1.創建鏈接：創建一條專用的物理通路，以保證雙方通話時所需的通訊資源在通訊時不會被其餘用戶佔用；

   2.通訊：主叫和被叫雙方就能互相通電話；

   3.釋放鏈接：****釋放剛纔使用的這條專用的物理通路（釋放** 剛纔佔用的全部通訊資源）。

2. 分組交換是馬拉松比賽，同一條賽道，你們的速度不同，能夠跟得很緊，多數人壓在第一道賽道上也是容許的

位於網絡邊緣的主機和位於網絡核心部分的路由器都是計算機，但它們的做用卻很不同。

• 主機是爲用戶進行信息處理的，能夠和其餘主機經過網絡交換信息。
• 路由器則是專門進行分組交換的，路由器接收到一個報文，會先暫時存儲，開始檢查其報頭，查找轉發表，按照首部中的目的地址，找到合適的接口轉發出去。各路由器之間必須常常交換彼此掌握的路由信息，以便建立和動態維護路由器中的轉發表，是的轉發表可以在整個網絡拓補發生變化時及時更新。

- **路由器**： 1. 在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。 2. **路由器處理分組的過程是：** 1. 把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）； 2. 查找轉發表，找出到某個目的地址應從哪一個端口轉發； 3. 把分組送到適當的端口轉發出去。

分組交換的時延問題

1. 分組在各結點存儲和轉發時都須要排隊，這就會形成必定的時延。

2. 分組必須攜帶的首部（裏面有必不可少的控制信息）也形成了必定的開銷。

三種交換的比較

1. 若要連續傳送大量的數據，且其傳送時間遠大於鏈接創建時間，則電路交換的傳輸速率較快。
2. 報文交換和分組交換不須要預先分配傳輸帶寬，在傳送突發數據時可提升整個網絡的信道利用率。
3. 因爲一個分組的長度每每遠小於整個報文的長度，所以分組交換比報文交換的時延小，同時也具備更好的靈活性。

網絡的分類

按照距離來分類：

1. 廣域網 WAN (Wide Area Network)：做用範圍一般爲幾十到幾千千米。
2. 城域網 MAN (Metropolitan Area Network)：做用距離約爲 5~50 千米。
3. 局域網 LAN (Local Area Network) ：侷限在較小的範圍（如 1 千米左右）。
4. 我的區域網 PAN (Personal Area Network) ：範圍很小，大約在 10 米左右。

廣域網和局域網明顯平時談到的會多一些，廣域網這麼猛的通常都是運營商架設的，而局域網基本就是某些企業來維護的。

咱家裏花錢租帶寬，這個就是所謂的廣域網。

這時候就有一個問題了，個人同一臺機器裏倆處理器離得賊近，他算不算我的區域網。在這裏卡BUG呢，很顯然他們不是網絡：

​ **若中央處理機之間的距離很是近（如僅 1 米的數量級甚至更小些），則通常就稱之爲多處理機系統，而不稱它爲計算機網絡。 **

按照使用者來分類：

1. 公用網 (public network)
   按規定交納費用的人均可以使用的網絡。所以也可稱爲公衆網。
2. 專用網 (private network) 爲特殊業務工做的須要而建造的網絡。