计算机理论基础学习Day19
3.计算机网络与互联网
3.1计算机网络基础
1.计算机网络
- 计算机网络是利用通信设备和网络软件，把俩台或多台计算机连接起来，进行数据通信和互操作的一个系统。计算机网络是以能够相互共享资源的方式互联起来的自治系统的集合。可以理解为计算机网络=计算机（中断）+通信链路+网络协议+网络操作系统和网络应用软件
- 终端设备 ：计算机、手机、平板电脑、监控探头、服务器等
- 通信链路（数据通信网）：数据通信链路由通信传输介质及互联设备组成
- 传输介质：有线（电缆、双绞线、光纤等）和无线（红外线、微波、短波等）；
- 网络互联设备：如网卡，集线器，交换机、调制解调器、路由器等
- 网络协议：共同遵循的一组的通信规则和约定。例如：TCP/IP等，协议三要素：语法，语义和语序
计算机网络的协议可以采用分层的方法进行设计和开发，使用该方法可以将庞大而复杂的问题转化为诺干较小的局部问题易于处理- 语法确定通信双方之间“如何讲”，它由逻辑说明构成，确定通信时采用的数据格式，编码，信号电平及应答结构等
- 语义确定通信双方之间“讲什么”，由通信过程的说明构成，要对发布请求，执行动作及返回应予以解释（响应），并确定用于协调和差错处理的控制信息；
- 时许则确定时间的顺序及速度匹配、排序等。
- 网络操作系统（NOS）和网络应用软件
- 网络操作系统：运行在服务器上的操作系统被称为服务器操作系统或网络操作系统NOS，有监测管理客户机的功能，当前使用的主流网络操作系统有：UNIX，Linux、WindowsServer系列
- 网络应用软件：实现各种网络应用，如浏览器，电子邮件程序，QQ、搜索引擎等
- “三网融合”又叫“三网合一”，意指电信网络，有线电视网络和计算机网络的相互渗透，相互兼容，并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络，其中互联网是其核心部分
- 计算机网络可以看成是由通信子网（信息传递）和资源子网（信息处理）的组合
- 通信子网是指网络中实现网络通信功能的设备（网卡、线缆、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等设备）及其软件的集合，通信设备、网络通信协议，通信控制软件等属于通信子网，是网络的内层，负责信息的传输
- 物理层：中继器和集线器，用于连接物理特性相同的网段，这些网段只是位置不同而已，Hub的端口没有物理和逻辑地址。
- 数据链路层：网桥和交换机，用于连接同一逻辑网络中、物理层规范不同的网段，这些网段的拓扑结构和其上的数据帧格式，都可以不同，Bridge和Switch的端口具有物理地址，但没有逻辑地址
- 网络层：路由器。用于连接不同的逻辑网络，Router的每一个端口都有唯一的物理地址和逻辑地址
- 资源子网是各种网络资源（计算机、终端、服务器、工作站、共享的打印机和其他设备相关软件）的集合
- 通信子网是指网络中实现网络通信功能的设备（网卡、线缆、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等设备）及其软件的集合，通信设备、网络通信协议，通信控制软件等属于通信子网，是网络的内层，负责信息的传输
2.计算机网络的功能
- 数据通信：使计算机之间可以相互传送数据，方便地交换信息
- 资源共享（最基本功能）：用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源
- 分布式信息处理：
- 大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成；
- 分散在各地部门的用户通过网络合作完成一项共同的任务
- 提高计算机系统的可靠性和可用性：
- 计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备；
- 计算机负荷过重时，可将部分任务分配给空闲的计算机
3. 计算机网络分类
- 按传输介质分：有线网、无线网
- 按使用介质分：公用网、专用网、虚拟专网（VPN）
- 按使用对象分：企业网、政府网、金融网、校园网等
- 按地域（覆盖）范围分：局域网、城域网、广域网和个体区域网等
- 局域网：使用专用通信线路把较小地域范围中的计算机连接而成的网络
- 城域网：作用范围在广域网和局域网之间，其作用距离约为5KM~50KM
- 广域网：把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接在一起的网络，广域网有时也称为远程网
4.计算机网络性能指标
指标：带宽、速率、延时、信息利用率、吞吐量、误码率等
- 数据传输速率：是计算机网络中最重要的性能指标，指数据链路中每秒传输的二进位数目
- 网络带宽：指的是数据链路（信道）所能达到的“最高数据传输速率”，有时也称为“信道容量”。
- 误码率：指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例，是评价数据传输可靠性的指标。
- 误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的直白哦
- 误码率 = 传输中的误码/所传输的总码数*100%
- 端-端延迟：指数据从信源传送到信宿所花费的时间
- 吞吐量：表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
5.网络服务
网络服务主要有文件服务、打印服务、消息传递服务和应用服务。
6.计算机网络的两种工作模式
- 对等模型
- 身份不固定，即是客户机，又是服务器
- 不需要专门的硬件服务器，不需要网络管理员
- 效率不高，安全性和可靠性差
- 对等模式举例：网上邻居、对等协同计算、文件共享、流媒体服务、区块链
- 客户/服务器模式
- 身份固定，要么是客户机，要么是服务器
- 服务器（Web服务器、打印机服务器、邮件服务器、文件服务器、数据库服务器等）的控制方式为集中控制
- 如果客户机的请求过多，服务器负担过重将导致整体性能下降。
- 客户机和服务器端的操作系统可不一样
- 客户机和服务器都应装入相应端的软件
- C/S模式举例：WWW、FTP、电子邮件、Telnet