C1_概述

1.1 计算机网络在信息时代的作用

• www.cnnic.net.cn 中国互联网信息中心
  • 查看中国互联网发展状况统计报告，查看网络使用服务的趋势。
• 互联网普及率上升
  • 即时通信
  • 网络视频（微短剧）
  • 短视频

1.2 因特网概述

概念：

• 结点 Node
• 链路 Link
• 网络 Network
• 互连网（Network of Networks）
• 因特网/互联网 Internet
  • 因特网是世界上最大的互连网络

因特网/互联网的发展

1. 1969年：ARPANET（美国国防部高级研究计划局）
2. 1985年：NSFNET（美国国家科学基金会）
3. 1993年：ISP运营、WWW（万维网）

因特网服务提供者ISP（Internet Service Provider） eg：电信、联通、移动等

基于ISP的三层结构的因特网

• 国际性区域（主干网）
• 区域性或者国家性区域
• 本地范围

因特网的标准化工作

• 面向公众
  • RFC技术文档都可以从因特网上

因特网的组成

• 边缘部分：主机、用户直接使用
• 核心部分：网络和路由器

1.3 三种交换方式

电路交换 Circuit Switching

三个步骤

1. 建立连接（分配通信资源）
2. 通话（一直占用资源）
3. 释放连接（归还通信资源）

分组交换 Packet Switching

最常用的方式，相较于报文交换可以并行传输。

发送方：

• 构造分组
• 发送分组

路由器：

• 缓存分组
• 转发分组

接收方：

• 接收分组
• 还原报文

报文交换（略）

一整个报文发送，在交换机上存储转发。现在被分组交换替代。

1.4 计算机网络的定义和分类

• 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：一些相互连接的、自治的计算机的集合

计算机网络分类

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（Wide Area Network）

作用范围通常为几十到几千公里，因而有时也称为远程网（long haul network）。广域网是互联网的核心部分，其任务是通过长距离（例如，跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。

• 城域网MAN

作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市

• 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 10 Mbit/s 以上），但地理上范围较小（1 km 左右）

• 个域网PAN

就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。

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

1.5 计算机网络的性能指标

比特

• 硬盘厂商标称容量更小
  • 硬盘厂商使用的单位是十进制，而计算机中使用的是二进制
• 速率
  • 数据率单位中都是10^3进一个单位

带宽（计网范围）

带宽在模拟信号系统中表示信号所包含的不同频率成分所占据的频率范围

在网络中，带宽表示通信线路从一点到另一点所通过的最高数据量。可以理解为理想的吞吐量。

吞吐量

时延

发送时延

$$\text{发送时延} = \frac{\text{数据长度(bits)}}{\text{信道带宽(bits/s)}}$$

传播时延

$$\text{传播时延} = \frac{\text{信道长度(m)}}{\text{电磁波传播速率(m/s)}}$$

常见的传输媒体的传播速率如下：

光纤的速度慢是因为采用的全反射，实际光纤的传播长度会比线长更长，所以速度比铜线还慢

• 自由空间：$3 \times 10^8 \, \text{m/s}$
• 同轴电缆/铜线：$2.3 \times 10^8 \, \text{m/s}$
• 光纤、双绞线：$2 \times 10^8 \, \text{m/s}$

处理时延

一般不方便计算

时延带宽积

$$\text{时延带宽积} = \text{传播时延} \times \text{信道带宽}$$

时延带宽积表示在信道中某一时刻可以容纳的比特数，它也被称为“以比特为单位的链路长度”。

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

往返时间RTT（Round-Trip Time）

双向交互一次的时间

利用率

信道利用率 网络利用率

丢包率

1.6 计算机网络体系结构