计算机网络概述

计算机的起源

世界上第一台计算机 1946年诞生于美国悉尼法尼亚大学
为了解决导弹弹道计算速度（取代人工）
实际上德国军方 1938年已将计算机用于导弹弹道计算
人类几乎所有的发明创造首先用于打击自己的同类，尔后才造福人类

计算机和计算机网络发展的六个阶段

<1> 批处理

程序卡片，多人轮流使用一台电脑

<2> 分时系统

一个主机分时为多个终端服务(采用 UNIX OS)

<3> 计算机之间的通信

计算机之间直接通信

<4> 计算机网络的产生

美国很多大公司推出了自己的局域网。如：以太网，令牌网

<5> 互联网的普及

<6> 互联网时代

目前使用较为典型的网络 OS

UNIX
Windows
Mac OS
Novell

计算机网路体系结构

五层协议的体系结构

<1> 物理层

利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接
实现比特流的透明传输，为数据链路层提供数据传输服务
物理层的数据传输单元是比特

<2> 数据链路层

在物理层提供的服务基础上，数据链路层在
通信的实体间建立数据链路连接
数据链路层的传输单元是“数据帧”
采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路

<3> 网络层

通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径
为数据在结点之间传输创建逻辑链路，实现拥塞控制、网络互连等功能
传输单元是分组

<4> 运输层

向用户提供可靠端到端（end-to-end）服务
处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题
传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，是计算机通信体系结构中关键的一层

<5> 应用层

为应用程序提供了网络服务
应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步
建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制

实体、协议、服务和服务访问点

<1> 实体(entity)

表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
不同机器上同一层的实体叫做对等实体（peer entity）

<2> 协议

是控制两个对等实体迚行通信的规则的集合，即协议是“水平的”
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

<3> 连接

是两个对等实体为迚行数据通信而进行的一种结合

<4> 服务

是各层向它的直接上层提供的一组原语或操作，是由下层向它的直接上层通过层间接口提供的，即服务是“垂直的”
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
– 面向连接服务(connection-oriented)
– 面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段
– 无连接服务(connectionless)
– 两个实体之间的通信不需要先建立好连接
– 是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”(best effort delivery)或“尽力而为”

相领两层之间的关系

面向连接服务的特点

面向连接服务的数据传输过程必须经过连接建立、连接维护与释放连接的三个阶段
面向连接服务的传输连接类似一个通信管道，发送者在一端放入数据，接收者从另一端取出数据，分组在数据传输过程中可以不用携带目的结点的地址
面向连接数据传输的收发数据顺序不变，传输可靠性好，但是协议复杂，通信效率不高
比较适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况

无连接服务的特点

无连接服务中的数据传输过程不需要经过连接建立、连接维护与释放连接的三个过程
无连接服务的每个分组都携带完整的目的结点地址，各分组在系统中是独立传送的
数据分组传输过程中，目的结点接收的数据分组可能出现乱序、重复与丢失的现象
无连接服务的可靠性不好，但是协议相对简单，通信效率较高

面向连接的服务并不等同于 “可靠的服务”

协议很复杂

<5> 著名的协议举例

占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。

力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电

文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。

试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作战因而一定(即100 %)取

得胜利？

这样的协议显然无法实现！

TCP / IP的体系结构

TCP / IP协议的体系结构
TCP / IP协议的表示方法
现在因特网使用的TCP / IP体系结构
TCP / IP协议族

Everything over IP

IP over Everything

IP 可为各式各样的应用程序提供服务

互联网应用层的客户 – 服务器方式

TCP / IP 的应用层协议使用的 客户 – 服务器 方式
计算机的进程(process)就是运行着的计算机程序。为解决具体应用问题而彼此通信的进程称为 “应用进程“
应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议
客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程
客户 – 服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系
客户是服务请求方，服务器是服务提供方
客户进程和服务器进程使用 TCP / IP 协议进行通信
功能较强的计算机可同时运行多个服务器进程

后序

<1> 小写和大写开头的英文名字internet和Internet有何区别？

internet：互联网，是一个通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络，协议无特指
Internet：因特网，是一个专用名词，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；特指采用 TCP/IP 协议的互联网络
Internet实际上是internet的双向应用

<2> 电路交换、报文交换和分组交换的主要区别

电路交换是建立一条临时的专用通路，使用完以后拆除链接，适合打数据量的实时通信
报文交换不在通信节点建立通路，将信息组合成报文，采用虚储-转发机制，线路的利用率高，但延迟大
分组交换是数据包定长的报文交换，交换节点的缓冲区可减小，传播时延也更小；一般分为数据包、虚电路、信元交换

<3> 网络协议与网络服务的区别

定义上的区别
– 网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。协议是规则，约定，而服务是功能，本领
层次上的区别
– 网络协议是由于网络节点之间联系的复杂性，在制定协议时，通常把复杂成分分解成一些简单成分，然后再将它们复合起来。协议是通信双方对等层之间才有的，是水平方向上的关系
– 服务则是通信某一端上下层之间才有的，是垂直方向上的关系，而且是自下向上提供的
水平与垂直的区别
– 协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则
– 服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语

它们复合起来。协议是通信双方对等层之间才有的，是水平方向上的关系

- 服务则是通信某一端上下层之间才有的，是垂直方向上的关系，而且是自下向上提供的水平与垂直的区别
		- 协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则
		- 服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI中称为服务原语

今天说一下这个计算机网络概述