文档教程知识库【免费下载链接】CS-Xmind-Note计算机专业课408思维导图和笔记计算机组成原理第五版 王爱英数据结构王道计算机网络第七版 谢希仁操作系统第四版 汤小丹项目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/cs/CS-Xmind-Note点击查看免费下载本文以 CS-Xmind-Note 仓库中 计算机网络第 1 章概述笔记 为核心骨架系统讲解计算机网络第七版 谢希仁第一章的全部核心知识点因特网的演进与标准化、边缘与核心的组成结构、速率/带宽/时延等性能指标体系、电路交换与分组交换的原理对比以及分层体系结构与协议三要素。读完本文你将掌握第一章的全部考点脉络并能理解这些概念与后续物理层、数据链路层、网络层等章节笔记的承接关系。计算机网络第 1 章概述思维导图来自 CS-Xmind-Note 仓库计算机网络在信息时代中的作用21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化它是一个以网络为核心的信息时代。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。这里的网络是指三网电信网络有线电视网络计算机网络。其中发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。进入 20 世纪 90 年代以后以因特网Internet为代表的计算机网络得到飞速发展它已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络并成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。因特网被视为自印刷术以来人类通信方面最大的变革——现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。因特网概述网络的网络基本概念网络、结点、链路与主机网络network由若干结点node和连接这些结点的链路link组成互联网是网络的网络network of networks把许多网络连接在一起主机host连接在因特网上的计算机。注意区分网络与因特网网络把许多计算机连接在一起而因特网则把许多网络连接在一起。起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网。因特网发展的三个阶段阶段特点第一阶段从单个网络 ARPANET 向互联网发展。1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议人们把1983 年作为因特网的诞生时间第二阶段建成了三级结构的因特网分为主干网、地区网和校园网或企业网第三阶段逐渐形成多层次 ISP 结构的因特网出现了因特网服务提供者 ISPInternet Service Provider根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同ISP 也分为不同的层次。因特网的标准化工作RFC 的四个阶段制订因特网的正式标准要经过以下四个阶段因特网草案Internet Draft——在这个阶段还不是 RFC 文档建议标准Proposed Standard——从这个阶段开始就成为 RFC 文档草案标准Draft Standard因特网标准Internet Standard。各阶段的 RFC 文档之间存在承接演进关系一份文档从因特网草案成熟为建议标准后即获得 RFC 编号再经草案标准阶段最终成为因特网标准。计算机网络在我国的发展我国已建成的国家级互联网骨干网对应原笔记中的 9 大网络如下序号网络名称1中国公用计算机互联网 CHINANET2中国教育和科研计算机网 CERNET3中国科学技术网 CSTNET4中国联通互联网 UNINET5中国网通公用互联网 CNCNET6中国国际经济贸易互联网 CIETNET7中国移动互联网 CMNET8中国长城互联网 CGWNET建设中9中国卫星集团互联网 CSNET建设中因特网的组成边缘部分与核心部分边缘部分端系统与进程通信因特网的边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的用来进行通信传送数据、音频或视频和资源共享。处在因特网边缘的连接在因特网上的所有主机又称端系统end system。一个需要重点理解的概念主机 A 和主机 B 进行通信实际上是指运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信即主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信或简称为计算机之间通信。核心部分路由器与分组交换网络核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成这部分是为边缘部分提供服务的提供连通性和交换。网络核心部分是因特网中最复杂的部分它要向网络边缘中的大量主机提供连通性使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信即传送或接收各种形式的数据。在网络核心部分起特殊作用的是路由器router。路由器是实现分组交换packet switching的关键构件其任务是转发收到的分组这是网络核心部分最重要的功能。在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线路由器处理分组的过程是把收到的分组先放入缓存暂时存储查找转发表找出到某个目的地址应从哪个端口转发把分组送到适当的端口转发出去。计算机网络的类别计算机网络的定义最简单的定义计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。因特网Internet是网络的网络。几种不同类别的网络按作用范围分类类型英文全称说明广域网WANWide Area Network覆盖范围最广局域网LANLocal Area Network覆盖范围较小城域网MANMetropolitan Area Network介于两者之间个人区域网PANPersonal Area Network个人设备互连按使用者的分类公用网public network专用网private network。计算机网络的性能指标体系速率比特bit是计算机中数据量的单位也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于 binary digit意思是一个二进制数字因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。速率即数据率data rate或比特率bit rate是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s或 kb/s、Mb/s、Gb/s 等。速率往往是指额定速率或标称速率。带宽带宽bandwidth本来是指信号具有的频带宽度单位是赫或千赫、兆赫、吉赫等。现在带宽是数字信道所能传送的最高数据率的同义语单位是比特每秒即 b/sbit/s。常用的带宽单位单位换算关系kb/s10^3 b/sMb/s10^6 b/sGb/s10^9 b/sTb/s10^12 b/s请注意区分在计算机界K 2^10 1024M 2^20G 2^30T 2^40用于存储容量等场合而带宽的十进制前缀 10^3、10^6、10^9、10^12 属于通信领域的标称单位。此外数字信号流随时间变化在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。吞吐量吞吐量throughput表示在单位时间内通过某个网络或信道、接口的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。时延时延delay 或 latency由四部分构成时延类型含义传输时延发送时延发送数据时数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延其长短往往取决于网络中当时的通信量注意信号传输速率即发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。时延带宽积链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度它表示一段链路上能容纳的比特数量。利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的有数据通过。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率全网络的信道利用率的加权平均值。注意信道利用率并非越高越好。时延与网络利用率的关系根据排队论的理论当某信道的利用率增大时该信道引起的时延也就迅速增加。若令 D0 表示网络空闲时的时延D 表示网络当前的时延则在适当的假定条件下D D0 / (1 - U)其中 U 是网络的利用率数值在 0 到 1 之间。当 U 趋近于 1 时时延 D 急剧增大——这正是信道利用率并非越高越好的数理原因也是后续拥塞控制相关章节的重要理论基础。计算机网络的非性能特征除了性能指标衡量一个网络还须考虑以下非性能特征费用、质量、标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。数据交换方式电路交换、报文交换与分组交换电路交换两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来更多电话机需要两两相连5 部电话机两两相连需 10 对电线N 部电话机两两相连需 N(N-1)/2 对电线。当电话机的数量很大时这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。当电话机的数量增多时就要使用交换机来完成全网的交换任务。电路交换的特点是必定是面向连接的其三个阶段为建立连接 → 通信 → 释放连接。电路交换传送计算机数据效率低因为计算机数据具有突发性这导致通信线路的利用率很低。分组交换分组交换的工作过程对应原笔记中主机 1 向主机 2 发送数据的多个示意环节划分数据段在发送端先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组以分组为传输单元分组交换网以分组作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式最后分组就能到达最终目的地剥去首部还原报文接收端收到分组后剥去首部最后还原成原来的报文。分组交换的优点优点解释高效动态分配传输带宽对通信链路是逐段占用灵活以分组为传送单位和查找路由迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组可靠保证可靠性的网络协议分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要排队这会造成一定的时延分组必须携带的首部里面有必不可少的控制信息也造成了一定的开销。三种交换的比较将电路交换、报文交换与分组交换放在一起对比三种交换的比较对应的经典维度维度电路交换报文交换分组交换是否面向连接面向连接建立/通信/释放三阶段无连接无连接传输单元连续比特流电路占用期间独占整个报文分组报文划分成的短数据段加首部线路利用率低计算机数据突发性强较高高逐段占用、动态分配带宽时延构成以传播时延为主存储转发时延大有排队时延但并行流水可降低总时延是否存储转发否是是计算机网络最终选择了分组交换作为核心交换方式这与原笔记中路由器是实现分组交换的关键构件的定位完全一致。计算机网络的体系结构分层与协议三要素相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行而这种协调是相当复杂的。分层可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题同步含有时序的意思。网络协议network protocol简称为协议是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。网络协议的组成要素三要素要素含义语法数据与控制信息的结构或格式语义需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种响应同步事件实现顺序的详细说明分层的好处各层之间是独立的灵活性好结构上可分割开易于实现和维护能促进标准化工作。五层体系结构OSI 与 TCP/IP 的折中TCP/IP 是四层的体系结构应用层、运输层、网际层和网络接口层但最下面的网络接口层并没有具体内容OSI 是七层的体系结构物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层因此往往采取折中的办法即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点采用一种只有五层协议的体系结构原理体系结构层次主要功能定位应用层直接为用户的应用进程提供服务DNS、HTTP、FTP 等运输层负责应用进程之间的端到端通信TCP / UDP网络层负责主机之间的通信、分组转发与路由选择数据链路层将分组封装成帧解决封装成帧、透明传输、差错控制等三个基本问题物理层确定与传输媒体的接口特性透明地传送比特流实体、协议、服务和服务访问点实体entity表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程协议控制两个对等实体进行通信的规则的集合。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协议是水平的即协议是控制对等实体之间通信的规则服务是垂直的即服务是由下层向上层通过层间接口提供的同一系统相邻两层的实体进行交互的地方称为服务访问点 SAPService Access Point协议必须把所有不利的条件事先都估计到而不能假定一切都是正常的和非常理想的。看一个计算机网络协议是否正确不能光看在正常情况下是否正确而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。两种国际标准OSI 与 TCP/IP法律上的de jure国际标准 OSI并没有得到市场的认可非国际标准 TCP/IP现在获得了最广泛的应用常被称为事实上的de facto国际标准。关于 OSI/RM只要遵循 OSI 标准一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信但在市场化方面 OSI 却失败了。原因包括OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力OSI 的协议实现起来过分复杂且运行效率很低OSI 标准的制定周期太长使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场OSI 的层次划分并不太合理有些功能在多个层次中重复出现。internet 与 Internet 的区别以小写字母 i 开始的internet互联网或互连网是一个通用名词它泛指由多个计算机网络互连而成的网络以大写字母 I 开始的Internet因特网则是一个专用名词它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则且其前身是美国的 ARPANET。两种通信方式客户服务器方式与对等方式客户服务器方式C/S 方式即 Client/Server 方式。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的请求方服务器是服务的提供方。客户软件的特点被用户调用后运行在打算通信时主动向远地服务器发起通信请求服务因此客户程序必须知道服务器程序的地址不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器软件的特点一种专门用来提供某种服务的程序可同时处理多个远地或本地客户的请求系统启动后即自动调用并一直不断地运行着被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求因此服务器程序不需要知道客户程序的地址一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。对等方式P2P 方式即 Peer-to-Peer 方式。对等连接peer-to-peer简写为 P2P是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件P2P 软件它们就可以进行平等的、对等连接通信双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。例如主机 C 请求 D 的服务时C 是客户D 是服务器但如果 C 又同时向 F 提供服务那么 C 又同时起着服务器的作用。万维网 WWW 的问世因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络没有人能够准确说出因特网究竟有多大。因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWWWorld Wide Web被广泛使用在因特网上大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用成为因特网这种指数级增长的主要驱动力。仓库配套资源与学习指引本章内容在 CS-Xmind-Note 仓库中有完整的配套资源本章笔记原文第 1 章 概述.md即本文的知识骨架来源本章思维导图高清图第 1 章 概述.png即文中插图可直接用于复习时快速回顾全章脉络本章可编辑思维导图源文件第 1 章 概述.xmind可使用 XMind 打开后按需展开/折叠分支计算机网络全册索引计算机网络/README.md仓库根目录 README.md 说明了各科笔记对应的教材版本其中计算机网络对应计算机网络第七版 谢希仁。第一章是后续各章的总纲各概念在仓库中均有对应的深化笔记物理层对应 第 2 章 物理层.md数据通信基础、信道复用等、数据链路层对应 第 3 章 数据链路层.md封装成帧、透明传输、差错控制三个基本问题与 PPP 协议、网络层对应 第 4 章 网络层.mdIP 协议、CIDR、路由选择协议、运输层对应 第 5 章 运输层.mdTCP/UDP、可靠传输、拥塞控制、应用层对应 第 6 章 应用层.mdDNS、FTP、HTTP、电子邮件等。建议学习路径先通读本文梳理全章骨架再对照思维导图逐分支回忆概念遇到分组交换分层性能指标等承上启下的知识点时及时跳转到对应章节笔记做纵深巩固——这也是 408 计算机网络科目首轮复习的高效组织方式。赞分享文档教程知识库【免费下载链接】CS-Xmind-Note计算机专业课408思维导图和笔记计算机组成原理第五版 王爱英数据结构王道计算机网络第七版 谢希仁操作系统第四版 汤小丹项目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/cs/CS-Xmind-Note点击查看免费下载相关推荐计算机网络DNS解析过程CS-Xmind-Note笔记分步讲解计算机网络DNS解析过程CS Xmind Note笔记分步讲解 你是否曾经在浏览器中输入网址后疑惑过为什么几秒钟后就能看到网页内容这个看似简单的过程背后文档教程知识库CANN/cannbot-skillsTileLang Ascend编程模式与pass_configs指南name: tilelang programming model guide description: TileLang Ascend Developer/ExAI 技能人工智能AI 评测CANNAscendVue.js分页组件vuejs-paginate核心功能解析10个必知属性Vue.js分页组件vuejs paginate核心功能解析10个必知属性 在Vue.js应用开发中高效的分页功能对于提升用户体验至关重要。vuejs pa上一篇SlackTextViewController 模拟测试网络请求使用 OHHTTPStubs 库下一篇Unity编辑器样式实战从工具面板太丑到深浅皮肤通吃的四步改造创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考