计算机网络复习日报18

摘要

今天系统学习了计算机网络的基础知识，包括网络与互联网的区别、组成结构、交换方式和体系结构。互联网由边缘部分（用户直接使用的主机）和核心部分（提供连通性的路由器网络）组成。重点学习了三种交换方式：电路交换（独占资源）、报文交换（整体传输）和分组交换（分片传输，效率最高）。还了解了计算机网络的分类标准、性能指标（如带宽、吞吐量、时延）以及OSI和TCP/IP参考模型的层次结构。

Abstract

Today’s lesson covered fundamental concepts of computer networks, including the distinction between networks and the internet, network composition, switching methods, and architecture. The internet consists of an edge part (user hosts) and a core part (routers providing connectivity). Three switching methods were emphasized: circuit switching (dedicated resources), message switching (whole transmission), and packet switching (fragmented transmission, most efficient). The study also included network classification criteria, performance metrics (bandwidth, throughput, delay), and the layered structures of OSI and TCP/IP reference models.

一、互联网概述

定义：由若干节点和连接这些节点的链路组成。节点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等

二、互联网

定义：多个网络通过一些路由器互相连接起来，构成了一个覆盖范围更大的计算机网络

三、网络和互连网

网络：把许多计算机连接在一起

互联网： 把许多网络通过一些路由器连接在一起，与网络相连的计算机常称为主机

注意，世界上第一个分组交换网络是 ARPANET

四、互联网的组成、

从工作方式上来看，可以划分的两大块，可以划分为两大块，我们能够将互联网划分成两大部分

1、边缘部分

由所有连接在互联网上的主机组成，由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享

2、 核心部分

由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

五、交换方式

1、 电路交换

电路交换最早是使用在电话网络里面，在我们打电话的过程中，我们需要先去拨号，那这个拨号就类似于电路交换它里面建立连接的一个过程，那这个通话就是电路交换中的数据传输，挂掉的话就相当于是电路交换里面的释放连接

所以电路交换一共有三个步骤，第一步就是取建立连接，第二步就是通话或数据传输，第三步就是去释放连接

我们会发现，从它建立连接开始，它就已经占用了这个的一个通信资源，所以对于电路交换而言，它从建立连接到释放连接，整个过程都是占用通信资源的，网路资源利用率不高

2、报文交换

它将整个报文作为一个整体，先从这个节点发送到下一个节点，那到了下一个节点之后，它先把这个报文先储存下来，去节点里面查找它的一个转发表，看它下一步需要发送到哪一个节点中去，这就是报文交换

但是报文交换这个传输效率也不是那么好，所以我们再往后又有一个分组交换

3、分组交换

分组交换是基于报文交换去发展的，它就是将报文交换中的报文分组，分不同的组，然后每一组可以自由选择一个传输路径，进行一个转发，所以说这每一个分组，同样的也是先到下一个节点，然后到这个节点中存储，查找转发表，看它下一步需要发往哪个节点，那我们通过对比报文交换和分组交换，我们会发现，对于同样大小的这个报文，我们再采用这个报文交换的时候，分组交换比报文交换运用的时间更少，效率是远远高于报文交换的

六、计算机网络的类别

1、按照交换方式分类

分为电路交换、报文交换、分组交换

2、按照传输介质分类

分为有线网络和无线网络

3、按照使用者分类

分为公用网和专用网

4、按照覆盖范围分类

按照覆盖范围从大到小排列的话，是广域网、城域网、局域网、个人区域网，广域网一般覆盖的是一个省或者是一个国家甚至是全球；而城域网是覆盖一个城市的；局域网主要覆盖学校或者企业的；个人区域网一般是覆盖个人的

5、 按照拓扑结构分类

分为总线型、环形、星形、网状型

七、计算机网络的性能

计算机的性能指标如下图所示

如何区别吞吐量和带宽

比如我们买了一个车，销售告诉我们这个车的续航有320km，但是我们在实际使用的情况只能行驶290km，那么销售说的续航就是我们所说的带宽，它是最高的一个数据率，而实际上我们跑的里程数是吞吐量，它是一个实际的数据量

八、时延

定义：数据从网络的一端传到另一端所耗费的时间，也成为延迟或迟延
种类：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延

往返时间RTT：从发送端发送数据开始，到发送端接收到接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间

注意：光线速率为2x108

九、计算机网络体系结构

协议：协议即规则的集合，由语法、语义和同步三部分组成。
接口：接口是相邻两层交换信息的连接点
服务：服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用

注意，协议和服务在概念上是不一样的，只有本层协议的实现才能保证向上层提供服务

十、常见的三种计算机网络体系结构

1、OSI参考模型

2、TCP/IP参考模型

TCP/IP的网络接口层实际上对应的是OSI参考模型的物理层和数据链路层，而网际层对应的是OSI模型中的网络层，运输层对应的是运输层，应用层对应的的是OSI模型的会话层、表示层、应用层

各部分的功能描述如下图所示

举个例子，就拿我们运输快递的过程，物理层则是我们运输这个快递的运输方式或者运输公司，而数据链路层，它相当于这个快递员把我们要发的快递从我们家拿到了家附近的这个快递点，它解决的是在一个网络里面或者局域网里面的通信问题，那在往上则是网络层，我们这个快递一般都是从A省的某一个地方到B省的某一个地方，那么A省和B省已经不是一个省了，那么网络层则是解决一个不同网络的数据传输问题，运输层则是快递已经到B省了，现在我们需要去到B省的某个地方的一个具体的快递点，所以运输层解决的是一个网络中进程之间的网络通信问题，又比如我们经常边玩游戏边听歌，那么游戏是一个进程，听歌也是一个进程，再看应用层，现在这个快递已经到了快递点，我们肯定会有不同的取件方式，而应用层是为不同客户提供不同的服务

总结

今天的学习让我对计算机网络有了整体框架的认识。最核心的是理解了互联网的两大组成部分——我们直接使用的边缘部分和提供连接服务的核心部分。三种交换方式的对比很清晰：电路交换像专线电话，报文交换像寄送整个包裹，而分组交换像把包裹拆成小件分开发送，效率明显更高。TCP/IP模型的五层结构很实用，从物理传输到具体应用层层递进，用快递的比喻帮助我理解了各层的功能。时延的四种类型（发送、传播、处理、排队）让我明白了数据在网络中传输时为什么会慢。这些基础知识为后续深入学习网络协议和通信原理打下了重要基础。