自考計算機網(wǎng)絡原理（一）
第一章：計算機網(wǎng)絡概述
一、計算機網(wǎng)絡基本概念
（一）計算機網(wǎng)絡的定義
計算機網(wǎng)絡是互連的、自治的計算機的集合。
目前最大的、應用最廣泛的計算機網(wǎng)絡是Internet或稱因特網(wǎng)。
（二）網(wǎng)絡協(xié)議的概念
網(wǎng)絡協(xié)議（簡稱協(xié)議）是網(wǎng)絡通信實體之間在數(shù)據(jù)交換過程中需要遵循的規(guī)則或約定，是計算機網(wǎng)絡有序運行的重要保證。
計算機網(wǎng)絡中存在很多協(xié)議，例如：HTTP、TCP、IP、ARP等。
（三）協(xié)議三要素
語法：定義實體之間交換信息的格式與結構，或者定義實體之間傳輸信號的電平等。
語義：定義實體之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，除了要發(fā)送的信息外，還要發(fā)送哪些控制信息，以保證交換信息的正確性。
時序：也稱為同步，定義實體之間交換信息的順序以及如何匹配或適應彼此的速度。
（四）計算機網(wǎng)絡的分類
按覆蓋范圍分類（從小到大）： （1）個域網(wǎng)；（2）局域網(wǎng)；（3）城域網(wǎng)；（4）廣域網(wǎng)。
按拓撲結構分類：?（1）星型拓撲結構；（2）總線型拓撲結構；（3）環(huán)形拓撲結構；（4）網(wǎng)狀行拓撲結構；（5）樹形拓撲結構；（6）混合拓撲結構
按交換方式分類： 按網(wǎng)絡所采用的數(shù)據(jù)交換技術，計算機網(wǎng)絡可以分為電路交換網(wǎng)絡、報文交換網(wǎng)絡和分組交換網(wǎng)絡。
按網(wǎng)絡用戶屬性分類：（1）公用網(wǎng)；（2）私用網(wǎng)。
（五）計算機網(wǎng)絡的功能
在不同主機之間實現(xiàn)快速的信息交換。通過信息交換，計算機網(wǎng)絡可實現(xiàn)以其核心功能——資源共享。
資源共享：硬件資源共享、軟件資源共享和信息資源共享，Saas（軟件即服務）是目前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下軟件共享的典型形式，也代表了軟件共享的主流趨勢。
1.硬件資源共享：計算資源（CPU）、存儲資源、打印機與掃描儀I/O等
2.軟件資源共享：SaaS（Software as a Service）
3.信息資源共享：信息檢索、新聞瀏覽等
二、計算機網(wǎng)絡結構
（一）網(wǎng)絡結構：計算機規(guī)模不同，其結構復雜程度也有所不同。大規(guī)?，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的結構包括網(wǎng)絡邊緣、接入網(wǎng)絡與網(wǎng)絡核心。
（二）網(wǎng)絡邊緣：連接到網(wǎng)絡上的計算機、智能手機、智能家電等成為主機或端系統(tǒng)，這些端系統(tǒng)位于網(wǎng)絡的最邊緣，構成了網(wǎng)絡邊緣。普通網(wǎng)絡用戶在使用網(wǎng)絡時，在網(wǎng)絡邊緣中實現(xiàn)與其他端系統(tǒng)進行信息交換，網(wǎng)絡邊緣為網(wǎng)絡用戶提供了網(wǎng)絡應用服務。
（三）接入網(wǎng)絡
接入網(wǎng)絡是實現(xiàn)網(wǎng)絡邊緣的端系統(tǒng)與網(wǎng)絡核心連接與接入的網(wǎng)絡。
常見的接入網(wǎng)絡技術包括以下幾類：
電話撥號接入（最大為56bit/s）
非對稱數(shù)字用戶線路（ADSL）
1.利用電話網(wǎng)絡接入
2.基于頻分多路技術
3.非對稱
4.獨享式接入
混合光纖同軸電纜HFC接入網(wǎng)絡
1.利用有線電視網(wǎng)絡接入的技術
2.基于頻分多路復用技術
3.非對稱
4.共享式接入
局域網(wǎng)（典型的局域網(wǎng)技術是以太網(wǎng)、WIFI等）
移動接入網(wǎng)絡（例如：3G、4G、5G）
（四）網(wǎng)絡核心：是由通信鏈路互連的分組交換設備構成的網(wǎng)絡，作用是實現(xiàn)網(wǎng)絡邊緣中主機之間的數(shù)據(jù)中繼與轉發(fā)。
三、數(shù)據(jù)交換技術
（一）數(shù)據(jù)交換的概念
計算機網(wǎng)絡的根本目的是在網(wǎng)絡邊緣的主機之間實現(xiàn)相互的數(shù)據(jù)傳輸、信息交換。
常見的數(shù)據(jù)交換技術包括：電路交換、報文交換、分組交換
（二）分類
a.電路交換
通過中間交換結點為兩臺主機之間建立一條專用的通信線路
最早的交換方式
電話網(wǎng)絡是最早最大的電路交換
優(yōu)缺點
優(yōu)：實時性高、延遲和時延抖動小
缺：不適用突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，信道利用率低，傳輸速率單一
b.報文交換（工作原理）
1.發(fā)送方把要發(fā)送的信息附加上接收主機的地址和控制信息構成一個完整的報文。然后以報文為單位在交換網(wǎng)絡的各結點之間以存儲 - 轉發(fā)的方式發(fā)送，直到發(fā)送給接受主機。
2.交換網(wǎng)絡中的結點會先接受報文，若此時該節(jié)點沒有要發(fā)送的另一個報文，則直接向下一個結點發(fā)送該報文；否則就先將該報文進行緩沖存儲，輪到該報文時再發(fā)送，即“排隊”。交換結點的這種接受 - 暫存 - 轉發(fā)的工作方式，就稱為“存儲一轉發(fā)”交換方式。
3.當結點收到的報文過多而存儲空間不夠或者輸出鏈路被占用不能及時轉發(fā)時，就不得不丟棄報文，這是報文交換的缺點?，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡沒有采用報文交換技術的。
4.一個報文在每個結點的延遲時間，等于接收報文所需的時間加上向下一個公結點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
報文交換優(yōu)缺點
報文交換優(yōu)點：信道利用率高
報文交換缺點：時延長，有時還丟棄報文
c.分組交換（包交換）
將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（報文），分割成較小的獨立的數(shù)據(jù)塊。每個數(shù)據(jù)塊附加地址等構成數(shù)據(jù)分組。分組獨立傳輸?shù)侥康牡?，到目的地再重組還原報文。
存儲-轉發(fā)的交換方式，是計算機網(wǎng)絡中使用最廣泛的交換技術
分組交換優(yōu)點：
交換設備存儲容量要求低
交換速度快
可靠傳輸效率高
更加公平
分組交換缺點：
由于傳輸分組時需要交換機有一定的開銷，使網(wǎng)絡附加的傳輸信息較多，對長報文通信的傳輸效率比較低。
要求交換機有較高的處理能力。
ARPANET是第一個分組交換計算機網(wǎng)絡。
分組長度的確定：
（1）分組長度與延遲時間
（2）分組長度與誤碼率
