前言

  计算机网络技术课程是计算机应用专业特别是网络工程施工和管理方向、物联网技术应用技术专业的核心基础课程之一，是一门必修课。

1、概述

21 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。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

因特网(Internet)的发展

• 进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。

• 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。

• 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。

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因特网的意义

• 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。

• 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。

• 互联网丰富了我们的业余生活。

2、因特网概述

网络的网络

• 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网

• 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

• 互联网是“网络的网络”(network of networks)。

• 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

因特网发展的三个阶段

• 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。

• 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

• 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。

3、因特网的组成

因特网的边缘部分

• 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。处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。“主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。 即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”

因特网的核心部分

• 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） 网络核心部分是因特网中最复杂的部分。 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。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。- 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。- 路由器处理分组的过程是：

计算机网络的定义

• 最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。因特网(Internet)是“网络的网络”。

几种不同类别的网络

• 不同作用范围的网络

• 广域网 WAN (Wide Area Network)

• 局域网 LAN (Local Area Network)

• 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)

• 个人区域网 PAN (Personal Area Network)

• 从网络的使用者进行分类

• 公用网 (public network)

• 专用网 (private network)

• 
  

计算机网络的性能指标

• 速率

• 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。

• Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。

• 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或 kb/s, Mb/s, Gb/s 等

• 速率往往是指额定速率或标称速率。

• 带宽

• “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

• 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。

• 常用的带宽单位

• 更常用的带宽单位是

• 千比每秒，即 kb/s （103 b/s）

• 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）

• 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）

• 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）

• 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024

• M = 220, G = 230, T = 240。

• 数字信号流随时间的变化

• 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。

• 吞吐量

• 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

• 吞吐量更经常地用于对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网络的额定速率的限制。

• 时延(delay 或 latency)

• 传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

• 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。

• 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

• 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。

• 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。

• 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。

• 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

• 数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：

• 时延带宽积

• 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

• 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。

• 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

• 信道利用率并非越高越好。

• 时延与网络利用率的关系

• 根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。

• 若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时延，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：

• U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。

计算机网络的非性能特征

• 费用

• 质量

• 标准化

• 可靠性

• 可扩展性和可升级性

• 易于管理和维护

协议与划分层次

• 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。

• 但最下面的网络接口层并没有具体内容。

• 因此往往采取折中的办法，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 。

4、Internet 和 Internet 的区别

以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）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。

以大写字母 I 开始的的 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则，且其前身是美国的 ARPANET。

5、万维网 WWW 的问世

因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。 因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。

5、TCP/IP 的体系结构

“TCP/IP 是一个四层体系结构,它包含应用层,运输层,网际层和网络接口层(用网际层这个名字是强调这一层是为了解决不同网络的互连问题),不过从实质上讲,TCP/IP 只有最上面的三层,因为最下面的网络接口层并没有什么具体内容,因此在学习计算机网络的原理时往往采用这种的办法,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,这样既简洁又能将概念阐述清楚,有时为了方便,也可把最底下两层称为网络接口层。”

总结

   以上就是计算机网络的概述，本文仅仅简单介绍了计算机网络的概述以及发展历史，如需深度学习可参考。

https://github.com/SSHeRun/CS-Xmind-Note