計算機網絡（一）
學習計算機網絡過程中的心得體會以及知識點的整理，方便我自己查找，也希望可以和大家一起交流。
—— 網絡概述 ——
文章目錄
1.互聯網的概況
1.1互連網與互聯網
- 互聯網 (Internet)
特指Internet，起源於美國，現已發展成爲世界上最大的、覆蓋全球的計算機網絡。 - 計算機網絡 (簡稱爲網絡)
由若干結點(node)和連接這些結點的鏈路(link)組成。 - 互連網 (internetwork 或 internet)
可以通過路由器把網絡互連起來，這就構成了一個覆蓋範圍更大的計算機網絡，稱之爲互連網。
1.2 互聯網發展
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第一階段加粗樣式：從單個網絡 ARPANET 向互聯網發展的過程。
1983 年， TCP/IP 協議成爲 ARPANET 上的標準協議，使得所有使用 TCP/IP 協議的計算機都能利用互連網相互通信。
人們把 1983 年作爲因特網的誕生時間。
1990年，ARPANET 正式宣佈關閉。 -
第二階段：建成了三級結構的互聯網。
它是一個三級計算機網絡，分爲主幹網、地區網和校園網（或企業網）。
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第三階段：逐漸形成了多層次 ISP 結構的互聯網。
出現了互聯網服務提供者 ISP (Internet Service Provider)。
任何機構和個人只要向某個 ISP 交納規定的費用，就可從該 ISP 獲取所需 IP 地址的使用權，並可通過該 ISP 接入到互聯網。
根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數目的不同，ISP 也分成爲不同層次的 ISP：主幹 ISP、地區 ISP 和 本地 ISP。
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到2016年3月，全球已經有 226 個 IXP，分佈在 172 個國家和地區。但互聯網的發展在全世界還很不平衡。
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互聯網交換點 IXP 在全球的分佈圖（2016年）
2. 互聯網的組成
從互聯網的工作方式上看，可以劃分爲兩大塊：
(1) 邊緣部分： 由所有連接在互聯網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。
(2) 核心部分：由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是爲邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。
2.1 互聯網的邊緣部分
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處在互聯網邊緣的部分就是連接在互聯網上的所有的主機。這些主機又稱爲端系統 (end system)。
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端系統在功能上可能有很大的差別，小的端系統可以是一臺普通個人電腦，具有上網功能的智能手機，甚至是一個很小的網絡攝像頭。大的端系統則可以是一臺非常昂貴的大型計算機。端系統的擁有者可以是個人，也可以是單位（如學校、企業、政府機關等），當然也可以是某個 ISP。
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端系統之間的通信方式通常可劃分爲兩大類：
- 客戶-服務器方式（C/S 方式）
即Client/Server方式，簡稱爲 C/S 方式。 - 對等方式（P2P 方式）
即 Peer-to-Peer方式 ，簡稱爲 P2P 方式。
- 客戶-服務器方式（C/S 方式）
2.1.1 客戶-服務器通訊方式
- 客戶 (client) 和服務器 (server) 都是指通信中所涉及的兩個應用進程。
- 客戶—服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關係。
- 客戶是服務的請求方，服務器是服務的提供方。
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2.1.2 對等連接通訊方式
- 對等連接 (peer-to-peer，簡寫爲 P2P) 是指兩個主機在通信時並不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方。
- 只要兩個主機都運行了對等連接軟件 (P2P 軟件) ，它們就可以進行平等的、對等連接通信。
- 雙方都可以下載對方已經存儲在硬盤中的共享文檔。
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2.2 互聯網的核心部分
- 網絡核心部分是互聯網中最複雜的部分。
- 網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數據）。
- 在網絡核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
路由器是實現分組交換 (packet switching) 的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。
- 互聯網的核心部分是由許多網絡和把它們互連起來的路由器組成，而主機處在互聯網的邊緣部分。
- 互聯網核心部分中的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網絡邊緣的主機接入到核心部分則通常以相對較低速率的鏈路相連接。
- 主機的用途是爲用戶進行信息處理的，並且可以和其他主機通過網絡交換信息。路由器的用途則是用來轉發分組的，即進行分組交換的。
3. 分組交換
3.1 分組交換的概念
- 分組交換則採用存儲轉發技術。
- 在發送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段。
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3.2 分組交換的過程
- 每一個分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信息。
- 分組交換網中的結點交換機根據收到的分組首部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點交換機。
- 每個分組在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑。
- 用這樣的存儲轉發方式，最後分組就能到達最終目的地。
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分組交換示意圖
3.3 分組交換的特點
- 高效
在分組傳輸的過程中動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段佔用。 - 靈活
爲每一個分組獨立地選擇最合適的轉發路由。 - 迅速
以分組作爲傳送單位，可以不先建立連接就能向其他主機發送分組。 - 可靠
保證可靠性的網絡協議；
分佈式多路由的分組交換網，使網絡有很好的生存性。
3.4 分組交換的問題
- 分組在各結點存儲轉發時需要排隊，這就會造成一定的時延。
- 分組必須攜帶的首部（裏面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。