一、計算機網絡概述
因特網(Internet)是世界上最大的互連網絡(用戶數以億計，互連的網絡數以百萬計)
internet與Internet的區別
internet(互聯網或互連網)是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互連而成的網絡（可以理解成局域網）。在這些網絡之間的通信協議可以是任意的
lnternet(因特網）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由衆多網絡相互連接而成的特定計算機網絡，它採用TCP/IP協議族作爲通信的規則
ISP（Internet Service Provider）：互聯網服務提供商，活動的公司，例如，中國電信、中國聯通和中國移動等公司都是我國最有名的ISP
ISP可以從互聯網管理機構申請到很多IP地址(互聯網上的主機都必須有IP地址才能上網)，同時擁有通信線路(大ISP自己建造通信線路，小ISP則向電信公司租用通信線路)以及路由器等連網設備
因此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。
二、網絡的三種交換方式
1、電路交換(Circuit Switching)：電話交換機接通電話線的方式稱爲電路交換
電話交換機：可以把電話交換機簡單地看成是一個有多個開關的開關器，可以將需要通信的任意兩部電話的電話線路按需接通，從而大大減少了連接的電話線數量
從通信資源的分配角度來看，交換(Switching)就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源
電路交換的三個步驟：
①建立連接(分配通信資源)、②通話(一直佔用通信資源)、③釋放連接(歸還通信資源)
電路交換的缺點:當用戶正在輸入和編輯一份待傳輸的文件時，用戶所與用的通信資源暫時未被利用，該通信資源也不能被其他用戶利用，寶貴的線路資源就被白白浪費掉了
因此電路交換的傳輸效率非常低，不適用於計算機和計算機之間的通信
2、分組交換(Packet Switching)：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
分組交換則採用存儲轉發技術。如下圖所示，把一個報文劃分爲幾個分組後再進行傳送，通常我們把要發送的整塊數據稱爲一個報文(message)
在發送報文之前，先把較長的報文劃分成爲一個個更小的等長數據段，例如，每個數據段爲1024bit(比特)
在每一個數據段前面，加上一些由必要的控制信息組成的首部(header)後，就構成了一個分組(packet)，分組又稱爲“包”，而分組的首部也可稱爲“包頭”
分組是在互聯網中傳送的數據單元，分組中的“首部”是非常重要的，正是由於分組的首部包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一個分組才能在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑，並被正確地交付到分組傳輸的終點
R1會將報文劃分爲N個組，每個分組加上包頭之後會獨立選擇傳輸路徑，最終到達R3
分組交換的特點：構成原始報文的一個個分組在各結點路由器上進行存儲轉發，並且可以進行差錯校驗，保證報文的完整性和準確性
發送方：構造分組、發送分組
路由器：緩存分組、轉發分組
接收方：接收分組、還原報文
3、報文交換
整個報文先傳送到相鄰結點，全部存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個節點，這種模式下報文是不會分成組的
對報文的大小不做限制，因此對接收報文的設備緩存空間有要求
三、計算機網絡的分類
按網絡的線路結構進行分類：星型、總線型、環形、網狀型
1、星型
星型拓撲結構是目前局域網普遍採用的一種拓撲結構
星型拓撲結構是用一個節點作爲中心節點，其他節點直接與中心節點相連構成的網絡
中心節點可以是文件服務器，也可以是連接設備，常見的中心節點爲交換機或者路由器
星型拓撲結構的網絡屬於集中控制型網絡，整個網絡由中心節點執行集中式通行控制管理，各節點間的通信都要通過中心節點
每一個要發送數據的節點都將要發送的數據發送中心節點，再由中心節點負責將數據送到目標節點
因此，中心節點相當複雜，而各個節點的通信處理負擔都很小，只需要滿足鏈路的簡單通信要求
優點:
控制簡單，任何一站點只和中央節點相連接，因而介質訪問控制方法簡單，致使訪問協議也十分簡單，易於網絡監控和管理
故障診斷和隔離容易，中央節點對連接線路可以逐一隔離進行故障檢測和定位，單個連接點的故障隻影響一個設備，不會影響全網
方便服務，中央節點可以方便地對各個站點提供服務和網絡重新配置
缺點:
需要耗費大量的電纜，安裝、維護的工作量也驟增
中央節點負擔重，形成“瓶頸”，一旦發生故障，則全網受影響，各站點的分佈處理能力較低
2、總線型
總線型網絡拓撲結構中所有設備都直接與總線相連，它所採用的介質一般也是同軸電纜(包括粗纜和細纜)，不過現在也有采用光纜作爲總線型傳輸介質的
總線結構是指各工作站和服務器均掛在一條總線上，各工作站地位平等，無中心節點控制
公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發送信息的節點開始向兩端擴散，如同廣播電臺發射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網絡
各節點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網上的信息
總線型結構的網絡特點如下:
結構簡單，網絡各接點通過簡單的搭線器（T頭)即可接入網絡，施工類似接電視天線。。走線量小:星型網絡需要從中心集線器向每個網絡接點單獨甩線，如果不用線槽走線的話，地面上經常爬滿一捆一捆的網線。
成本較低，總線型網絡因用線量小，無需集線器等昂貴的網絡設備，不用線槽、接線盒等結構化佈局材料，成本要大大低於星型網絡。
擴充靈活，星型網絡在增加接點數目時有時是一件極其痛苦的事，如果在網絡最初規劃時留的空間較小，可能會遇到下列情況可能會因爲只增加一個接點而必須購買一個交換機，而總線型網絡只需增加一段電纜和一個T頭就可增加一個接點
故障診斷和隔離比較困難，當節點發生故障，隔離起來還比較方便，一旦傳輸介質出現故障時，就需要將整個總線切斷
易於發生數據碰撞，線路爭用現象比較嚴重
3、環形
環型結構由網絡中若干節點通過點到點的鏈路首尾相連形成一個閉合的環，這種結構使公共傳輸電纜組成環型連接，數據在環路中沿着一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點
這種結構的網絡形式主要應用於令牌網中，在這種網絡結構中各設備是直接通過電纜來串接的，最後形成一個閉環，整個網絡發送的信息就是在這個環中傳遞，通常把這類網絡稱之爲"令牌環網"
4、網狀型
網狀拓撲結構，這種拓撲結構主要指各節點通過傳輸線互聯連接起來，並且每一個節點至少與其他兩個節點相連，網狀拓撲結構具有較高的可靠性，但其結構複雜，實現起來費用較高，不易管理和維護，不常用於局域網
優點:
網絡可靠性高，一般通信子網中任意兩個節點交換機之間，存在着兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當一條路徑發生故障時，還可以通過另一條路徑把信息送至節點交換機
網絡可組建成各種形狀，採用多種通信信道，多種傳輸速率
可選擇最佳路徑，傳輸延遲小
缺點:
控制複雜，軟件複雜
線路費用高，不易擴充
在以太網中，如果設置不當，會造成廣播風暴，嚴重時可以使網絡完全癱瘓
總結：網狀型拓樸結構在大公司大型組織經常會用到，星型在小範圍也經常使用，環形和總線型已經慢慢淘汰掉了
四、計算機網絡的性能指標
常用的計算機網絡的性能指標有7個：速率、帶寬、吞吐量、時延、往返時間、利用率、丟包率
1、速率
計算機發送的信號是二進制數字形式的
一個二進制數字就是一個比特（bit）
常用的數據量單位：
1 Byte = 8 bit
1 KB = 1024 Byte
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB
速率：連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送比特數據的速率，也稱爲比特率或數據率
常見數據率單位：
bit/s（b/s，bps）即每秒可以傳輸多少bit的數據
1 Kb/s = 1000 b/s
1 Mb/s = 1000 Kb/s
1 Gb/s = 1000 Mb/s
1 Tb/s = 1000 Gb/s
數據量單位是1024進1，數據率單位是1000進1
我們日常辦理的帶寬如果是300Mb/s，俗稱300兆，那麼他的理論峯值爲：(300*1000*1000)/(1024*1024*8)=35.76 MB/S
300*1000*1000是計算一秒可以傳輸多少bit的數據量，/(1024*1024*8) 是計算bit是多少MB，因爲現實生活中所說的網速速率就是MB，並不是Mb
2、帶寬
在計算機網絡中，帶寬用來表示網絡中某通道傳送數據的能力，因此網絡帶寬表示在單位時間內網絡中的某信道所能通過的“最高數據率”
單位： b/s (Kbs、Mb/s、Gb/s、Tb/s)
寬帶的帶寬是100兆：出口網速最高100Mb/s
3、吞吐量
吞吐量表示在單位時間內通過某個網絡(或信道、接口)的數據量
吞吐量被經常用於對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網絡
吞吐量受網絡的帶寬或額定速率的限制
帶寬表示網絡理論上能傳輸的最高速率，吞吐量表示你此時此刻或者在某一個時間段內使用網絡的實際速率
4、時延