計算機網路快速入門--1--概述篇

計算機網路能給人們帶來很好的連通性和資源共享。

因特網

一個簡單的網路則是由應該集線器加幾臺電腦連線而成的，一個一個的網路通過路由器整合起來就成了因特網。

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隨著因特網的發展，慢慢的發展到了多層ISP結構的因特網，ISP也就是因特網的服務供應商，ISP可以向因特網管理機構申請到一組一組的IP地址。

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因特網由兩部分組成個，邊緣部分，核心部分
邊緣部分，主要是使用者主機構成
核心部分，主要由網路+路由器構成

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計算機的通訊方式又可分為兩種，一種是C/S方式，另一箇中是對等方式(P2P)方式
C/S方式為伺服器-客戶端的模式，這種模式的好處在於，伺服器不需要知道客戶端的地址，可以同時向多個使用者機提供服務。
p2p對等方式為客戶機同時兼伺服器和兼客戶機，能夠相互提供服務。

因特網的三種交換機制

1、電路交換，這種交換的特點是，直接將兩個客戶機通過線路相連，噹噹個客戶機聯通的時候，一直佔用著線路資源，另外的使用者請求這兩個使用者之一時，就會出現無法連線的情況，這也就是為什麼我們打電話，別人在打的時候，你打過去提示在忙的原因了。

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報文交換，報文交換是將整個報文一次傳送出去，並新增首資訊，首資訊主要包含接收地址和傳送地址。包裝好之後，將其傳送到路由器，然後路由器找到合適的下一個路由器的地址，將其傳送下一個路由器，然後將依次類推，直到傳送給目標地址，這要做的好處，不需要實現建立連線，但是當資料量較大的時候，佔用著路由器的傳送位置，導致網路堵塞。這些資訊儲存在路由器的內容中，在傳送的時候，也還要考慮路由器的記憶體的大小，當然這種方式在現在已經很少使用了。

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分組交換，將一個報文拆分成很多部分，每個部分我們稱為分組，分多次傳送，這樣就解決了報文交換帶來的某些問題，同時在傳輸的過程中動態分配頻寬，在傳輸上為每一個分組獨立轉發路由，更加靈活，它繼承了報文交換的不需要實現建立連線的特點，這一點能更加迅速的傳送報文。分散式多路由，能夠使網路有很好的生存性。
但是分組交換也存在一些問題，例如，在路由器儲存轉發的時候需要排隊，這就會造成一定的延遲，同時，由於沒有建立連線，所以無法確定在通訊時所需的頻寬，換句話說，我傳多大的資源都不知道，無法貿然給一個頻寬來傳輸資源。

很明顯，分組交換的效率更高，用時更短了。

計算機網路中的效能

衡量計算機網路效能的主要指標有速率、頻寬、吞吐量、延時、延時帶體積、往返時間RTT、利用率。

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速率主要看使用的物理線路是什麼材料，電磁波在光纖中的傳播速率為2x10^5b/s，在銅線中的傳播速率為2.3x10^5b/s。

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頻寬、頻寬的大小決定你最多一次能接收或者傳輸多大的資料，當然頻寬還可分為接收的頻寬和傳輸的頻寬，就像一根管道的介面有多大一樣，你管道再大，最終接收的流量還是與介面的大小有關。但是值得注意的是如果說頻寬100M，這裡的M是1000x1000，而不是1024x1024，應該與計算機中的M區別開來。

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單位時間內，通過某個網路（通道）的流量大小。

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時延，，資料幀長度/傳送速率，如果一個100M的資料，那麼傳送延遲時間為100*1024*1024/(1000*1000)
傳播時延，也就是在傳播過程中所需時間，例如1000km的光纖，那麼所需要的時間為1000*1000/(2*10^5)
處理時延，主機或者路由器收到分組要花一定時間處理。例如找到合適的路由器資料校驗等等
排隊時延，分組在經過網路傳輸時，要經過許多路由器，當分組到達路由器時，要先在輸入佇列中排隊處理。
總時延 = 傳送時延 + 傳播時延 + 處理時延 + 排隊時延。
不能籠統的說資料傳送速率越高，傳輸就越快，從上面的公式可以看出，總時延受到多個因素影響，不能通過只改造一方面就一定能說能傳得快，因為有可能這方面在整個傳輸的速率上影響是極小的。就例如你要傳1G的東西，和1M東西，無論你怎麼改善中間的物理線路，影響都是微乎其微的。

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時延頻寬積
時延頻寬積 = 傳播時延 x 頻寬
例如，某段鏈路的傳播時延為20ms，頻寬為10M/s，算出時延頻寬積為20x10^-3 x 10 x 1000 x 1000 = 2 x 10^5，這就表示在傳送的第一個位元到達終點時，傳送端就已經傳送了2 x 10^5bit了。

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往返時間RTT，它表示從傳送方傳送資料開始到傳送發收到對方的確認所需的時間，對於尚需例子，RTT = 40 ms，這裡只講傳播時延計算在內，在網際網路中，還包括處理時延和排隊時延。

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利用率，利用率分為網路利用率和有通道利用率，網路利用率則是有通道利用率的加權平均值，根據排隊理論，利用率並不是越高越好，這就好比在高速公路上，車輛越多反而更容易增加交通堵塞，ISP一般都為了確保網路利用率在50%以下，都會限制客戶的裝機數量，或者增加物理線路。
D = D0/ (1 - U) ，D為當前網路時延，D0表示空閒網路的時延。

協議與劃分層次

協議三要素
語法，格式和結構
語義，控制資訊，要先做什麼
同步，即事件實現順序，流程控制

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計算機網路分層能帶來一系列的好處，這樣能夠可以更方便來維護，我們在更改某一層的時候，整個架構不用改變，同時能細分每個問題。
那麼具體來說OSI可分為七層協議體系結構

應用層、表示層、會話層

這一層主要為某一層程式的通訊定義一種規則，例如全球資訊網的HTTP協議，電子郵件的SMTP協議等等。這個主要特定於某一程式上的協議。

運輸層

運輸層是兩臺主機中程式之間的通訊提供通用傳輸資料服務。
同時，運輸層為應用層提供服務。
傳輸控制協議，TCP協議，提供面向連線、可靠的資料傳輸服務，例如，QQ登入。
UDP協議，提供無連線的，盡最大努力的資料傳輸服務，比如，遊戲中傳輸玩家座標。

網路層

網路層主要做兩個事情，它服務於運輸層，負責將資料分組或者打包，然後賽選合適的路由來進行傳輸，所以這裡，負責控制ip。

資料鏈路層

這一層負責將網路層傳輸下來的資料組裝成幀，並且新增控制資訊，包括同步資訊，地址資訊，差錯控制等等。

物理層

將資料轉換層bit，也就是1，0，同時值得注意的是，光纜，電纜等等通訊線路不算是物理層。