第一章 概述
1.1计算机网络在信息时代中的作用
①21世纪的一些重要特征就是数字化，网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。
②网络是指“三网”，即电信网络，有限电视和计算机网络。
③计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，即：
连通性：计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
资源共享：可以是信息共享，软件共享，也可以是硬件共享。
1.2因特网概述
①网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。网络中的结点可以是计算机，集线器，交换机或路由器等。
②互联网是“网络的网络”
③因特网是世界上最大的互连网络，习惯上，大家把连接在因特网上的计算机都称为主机。
④网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。
⑤以小写i开始的internet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是任意的。
⑥以大写I开始的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规定，且其前身是美国的ARPANET。
1.3因特网的发展阶段之现状
①多层次的ISP结构的因特网，ISP就是因特网服务提供商（中国电信，中国移动，中国联通）。
②ISP可以向因特网管理机构申请到很多IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备，IP地址的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户的。
③ISP分为不同层次：主干ISP，地区ISP，本地ISOP
④因特网交换点IXP：IXP的作用就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来转发分组。典型的IXP由一个或多个网络交换机组成，许多ISP再连接到这些网络交换机的相关端口上。IXP常采用工作在数据链路层的网络交换机，这些网络交换机都用局域网互连起来。
1.4因特网的组成
从工作方式上可以分为以下的两大块：
（1）边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分主要由用户直接使用的，用来进行通信（传送数据，音频和视频）和资源共享。
解释：处于因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有主机。这些主机又称为端系统，端系统可以是一台普通的个人电脑，也可以是具有上网功能的手机，甚至是一个网络摄像头，或者是大型计算机。
（2）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）。
1.5端系统之间的通信方式：
①计算机之间的通信：主机A和主机B进行通信，实际上是：运行在主机上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信。
②网络边缘的端系统之间的通信方式通常划分为两大类：
客户-服务器方式（C/S方式）
对等方式(P2P方式)
③客户-服务器方式
客户和服务器都是指通信中所涉及的两个进程。客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
**客户程序：
（1）被用户调用后运行，在通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户机程序必须知道服务器程序的地址。
（2）不需要特殊的硬件和复杂的操作系统。
**服务器程序：
（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
（2）系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户机的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户机的地址。
（3）一般需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。
④对等连接方式(P2P)
P2P是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的，对等的连接通信。
1.6因特网的核心部分
在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算机（但不是主机）。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
①电路交换
交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
这种必须经过“建立连接->通话->释放连接”三个步骤的交换方式称为电路交换。
电路交换的一个重要特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
②分组交换
**分组交换则采用存储转发技术。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的额等长的数据段。在每个数据前面，加上一些必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组。
**分组也称为“包”，而分组的首部也称为“包头”。
**位于网络边缘的主机和位于网络核心部分的路由器都是计算机，但它们的作用却很不一样。
**主机是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。
**路由器是用来转发分组的，即进行分组交换的。
**这里需要注意的是，路由器暂时存储的是一个个短分组，而不是整个的长报文。短分组是暂时存在路由的存储器（即内存）中而不是存储在磁盘中的。
**应当注意的是，分组交换在传送数据之前不必先占用一条端到端的通信资源。分组在哪一段链路上传送时，才占用这段链路的通信资源。分组到达一个路由器后，先暂时存储下来，查找转发表，然后从另一条合适的链路转发出去。分组在传输时就这样一段段地断续占用通信资源，而且还省去了建立连接和释放连接的开销。因而数据的传输效率更高。
③分组交换的优点
高效：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活：为每一个分组独立地选择转发路由。
迅速：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组。
可靠：保证可靠性的网络协议；分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。
④三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：
电路交换-----整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
报文交换-----整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
分组狡猾----单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
**若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接时间，则电路交换的传输速率快。
**报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
1.7 计算机网络的类别
关于计算机网络的最简单的定义是：一些相互连接的，自治的计算机的集合。这里的“自治”的概念即独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用，而且“互相连接”是指计算机之间能够进行数据通信或交换信息。
（1）按照网络的作用范围进行分类：
①广域网WAN：远程网。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离运送主机所发送的数据。
②城域网MAN：其作用距离是5—50KM，用来将多个局域网进行互连。目前，很多城域网采用的是以太网技术，因此城域网有时也常纳入局域网的范围进行讨论。
③局域网LAN:一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连（速率通常在10Mb/s以上），但地理则限制在较小的范围（1KM左右）。
④个人局域网PAN：在个人工作的地方，把属于个人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)，其范围是10m左右。
（2）按照网络的使用者进行分类：
①公用网：这里指电信公司（国有或私有）出资建设的大型网络。“公用”的意思是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络。
②专用网：某个行业，单位为各自的特殊需要建设的网络，不对外提供服务。政府，军队，银行，铁路，电力，公安等系统均有本系统的专用网。
（3）用来把用户接入到因特网的网络
接入网AN：接入网本身既不属于因特网的核心部分，也不属于因特网的边缘部分。
接入网是从某个端系统到另一个端系统的路径中，由这个端系统到第一个路由器之间的一些物理链路组成。
从覆盖范围看，很多接入网还是属于局域网。从作用上看，接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。