本章重点
互联网的组成：边缘部分和核心部分及其作用；
计算机网络的性能指标（数值计算）；
计算机网络的体系结构（协议和服务的概念）。
1.1计算机网络在信息时代中的作用
三化：数字化、网络化和信息化（是一个以网络为核心的信息时代）
网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。-->三网融合
计算机网络是由若干节点（计算机）和连接这些节点的链路（“线路”）组成。
互联网是由多个网络通过路由器连接起来的的网络的网络，覆盖范围较大。-->特点是联通性、共享性
（因特网（音译）当今世界上“最大”的互联网）
Tips:互联网≠互连网 (互连网局部范围互连起来的计算机网络)
1.2互联网的组成
从互联网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：
(1) 边缘部分
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，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
通信方式：C/S 客户/服务器；P2P 对等方式
(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
路由器的任务是：转发收到的分组
1.3信息交换技术
电路交换：电信网络采用的信息交换方式，由交换机实现。-->面向连接
分组交换：路由器是实现分组交换(packet switching)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.分组打包，，2.独立传输，3.拆包、重组）（首部还有地址）
-->优点：高效、灵活、迅速、可靠
-->问题：①分组在存储转发要排队，造成时延；②首部造成了开销
报文交换：传统的电报系统采用的交换方式。
1.4计算机网络的类别
不同作用范围的网络
广域网 WAN (Wide Area Network)
高速链路，长距离：几十到几千公里
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
城市内部：5-50公里
局域网 LAN (Local Area Network)
学校、企业、若干台计算机互联
个人区域网 PAN (Personal Area Network)
以个人为中心，无线通信互联，几十米内
从网络的使用者进行分类
公用网 (public network) ：
一般是由电信公司组建
专用网 (private network) ：
一般是由企事业单位组建
把用户接入到互联网的网络-->接入网AN
1.5计算机网络的性能
1.速率（单位是 b/s）-->发送端到信道 =数据量（Bit）/ 发送时间(s)
比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
定义：单位时间内（每秒）传输（发送）信息（二进制位数）的量。是指额定速率或标称速率，非实际运行速率
2.带宽（单位是 b/s） -->信道 =数据长度（bit）/ 传输时间（s）
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语
带宽一般用于描述信道的特性，表示信道最大的信息传输能力。
3.吞吐量 （单位是 b/s）-->整个 =处理长度 / 所用时间
单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
吞吐量=min{带宽，速率}
4.时延
是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间
①发送时延（传输）
②传播时延
③处理时延
交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
④排队时延
取决于网络中当时的通信量。
⑤总时延
总时延=发送+传播+处理+排队
（一个处理机的转发时间=分组长度（biit）/ 数据率（bit/s））
5.时延带宽积（bit） =传播时延*带宽
以比特为单位的链路长度。
在信道（链路）上的信息量（比特数）
6. 往返时延RTT
从发送第一个数据比特开始到收到最后一个确认比特为止所需时间。
7.利用率
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是零。（信道利用率并非越高越好）
=占用时间/总时间
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
8.时延与网络利用率的关系
令：
D0 表示网络空闲时的时延，
D 表示网络当前的时延，
U是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。 当U趋于1时，D趋于无穷。
则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系：
取50%~75%
1.6计算机网络的体系结构
相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。
网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
ISO的OSI体系结构具有七层：
应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层和物理层。
TCP/IP 是四层的体系结构：
应用层、运输层、网际层和网络接口层。
折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。
应用层(application layer)
运输层(transport layer) --TCP
网络层(network layer) --IP
数据链路层(data link layer)
物理层(physical layer)
TCP/IP的核心是什么
OSI模型和TCP/IP模型的区别是什么
OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层；
OSI模型有三个明确的概念：协议、服务和接口，而TCP/IP模型没有明确的划分；
OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，而TCP/IP在未来层仅支持无连接的通信；
OSI模型是先于协议设计的，TCP/IP模型是在协议发明之后总结的；
OSI模型概念清晰，但复杂且不实用。TCP/IP模型是事实上的标准；
计算机网络为什么要分层
- 各层相互独立，下层为上层提供服务，上层无需知道下层如何实现，只需使用下层提供的接口，这样可 以将复杂的问题分解为多个容易处理的子问题
- 灵活性好，当某层需要修改时，只需保持接口不变，不影响其他层的使用
- 易于实现和维护，整个系统被划分为多个独立的子系统
- 促进标准化工作，因为每层的功能及其提供的服务可以通过协议来说明，如RFC文档
- 分层使得计算机网络系统具有很强的可扩展性
- 分层网络协议的设计和实现使得网络运营商、网络设备供应商和网络应用开发商能够各司其职，功能分明，有益于网络的推广
实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。
下面的协议对上面的服务用户是透明的。
协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (ServiceAccessPoint)。
1.6计算机网络与分布式系统的异同
同：
分布式系统是建立在计算机网络之上的，他们在物理结构上基本相同
他们都具有通信和资源共享的功能
异：
计算机网络是分布式系统的基础，分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段（应用）
他们的区别主要在高层软件上，分布式系统是建立在网络上的软件系统，用户不必关心网络环境 中的资源分布和联网计算机的差异
1.7计算机网络的主要功能
1 、硬件资源共享。可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享，使用户节省投资，也便于集中管理和均衡分担负荷。2 、 软件资源共享 。允许互联网上的用户远程访问各类大弄数据库，可以得到网络文件传送服务、远地进程管理服务 和远程文件访问服务，从而避免软件研制上的重复劳动以及数据资源的重复存贮，也便于集中管 理。3 、 用户间信息交换 。计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段。用户可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻消息和进行电子商务活动。4 、 分布式处理当计算机网络中某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统，从而利用空闲计算机资源以提高整个系统的利用率。