互联网计算系列整理主要内容来自软院 2020 级学长 EagleBear2002 的博客，为博主本人阅读后提炼整理的内容。
内容不算全面，仅推荐大家复习时参考。

# 计算机网络概述

# 数据网络分类

**LAN（Local Area Networks）** 局域网：广播方式通信
**WAN（Wide Area Networks）** 广域网
- 先于 LAN 网络产生
- 点对点通信

# 局域网和广域网的差别

局域网
- 作用范围比较窄
- 多用户同时复用链路介质
- 网络性能比较高（一般是一个公司来管理处理，可以达到 GPS 甚至是 10GPS）
- 出错率相对比较容易控制（低）
广域网
- 在比较大的地理范围上进行连接
- 要么串行连接（serial links），要么光链路连接（optical links）
- 传统上，传输速率比较低，因为一般是多公司管理，标准和介质等都不同
- 出错率相对比较高

四个角度：范围、传输速度、出错率、链接方式

# 局域网设备

Hub 集线器：工作在第一层；连接 PC
Bridge 网桥：工作在第二层；将局域网分段
Switch 交换机：工作在第二层；多端口网桥，大规模集成电路实现
Router 路由器：工作在第三层；路径选择与分组交换

Switch 相当于 Bridge 的升级版

# 广域网设备

路由器
Modem CSU/DSU TA/NT1（点对点连接终端设备）
- 模拟到数字
- 远端局域网链接

# 局域网设备和广域网设备

局域网都是 Ethernet 以太网的形式，其比较规范
广域网各种标准会比较复杂

# 互联网

internet：互连网，通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络：网络的节点也是网络（和互联网的区别）
Internet：互联网，专用名词，指当前全球最大的、开放的、由众多网络互相连接而成的特定计算机网络。
- 全球最大的开放性广域网
- TCP/IP 作为参考标准
- 从 ARPANET 发展出来

区别就是首字母大小写吗

# 多层 ISP 结构的 Internet

ISP，Internet Service Providers：互联网服务提供商

NAP（Network Access Point）：第一二层之间的接入点，也可以是比如 google（大公司）直接和第一层 ISP 进行链接

# 基本概念

# 数据

数据按位（1 和 0）发送
** 不是信息本身，** 不同方式解析数据会是不同信息
是一种信息的编码形式

# 数据报

为了传输，计算机数据常常被分成容易传输的小单元。

使用 OSI 模型，数据链路层成为 frames 帧，网络层称为 packets 报文，运输层称为 segments 段
为什么使用数据包？①分时段处理，多进程处理。②如果数据包丢失，则只需重新传输少量数据。③数据可以采用不同的路径，每个数据包可以单独传输。

# Protocol 协议

# 传输介质

缆方式
- 同轴电缆方式 Ohm Coax Cable 欧姆同轴电缆
- 双绞线方式 UTP 非屏蔽双绞线
光缆方式：相对比较稳定，高速率传输都是用光缆。Fiber Optic 光纤
空气方式

# 数据带宽 BandWidth

带宽是传输能力的上限。

单位：bps，计算时注意要将字转换为位。

# OSI 参考模型

国际标准化组织（ISO，International Organization for Standardization）

OSI 是 7 层网络模型。

层次	特点	关键字	备注
应用层	给用户展示交互接口	浏览	属于应用层
展示层	展示	标准	属于应用层
会话层	进程之间通信如何用户交流	对话和交流	属于应用层
传输层	终端到终端通信	可靠性，流控制，错误纠正	属于数据流层
网络层	路径选择	路径选择，最优路径	属于数据流层
数据链路层	介质访问	帧和介质访问控制	属于数据流层
物理层	二进制传输	信号和介质	属于数据流层

从下往上，最高 3 层（应用层展示层会话层）记为应用层，因为他们处理了用户接口，数据格式和应用权限
底下 4 层称为数据流层，因为他们控制着通过网络传输的数据信息

# 数据封装

数据封装过程

5->4：添加首部 H5，应用程序数据作为数据部分
4->3：添加首部 H4，第五层的作为数据部分
3->2：添加首部 H3，第四层的作为数据部分
2->1：添加首部 H2 和尾部 T2（校验位），第三层的作为数据部分
1：转成比特流进行发送

（765 合并成图上的 5）（五层标准）

（听说第六层和第五层不太重要）

# 点对点通信

各层之中交换的信息的类型是不同的

比特，2. 帧，3. 报文，4. 段，567. 数据

# TCP/IP 模型

只有四个层

应用层：对应 OSI 567
传输层：对应 OSI 4
互联网层：对应 OSI 3
网络接入层：对应 OSI 12

# 四层模型

# 第四层：应用层

处理高级协议、表示（representation）、编码（encoding）和会话控制（session control）问题，包含 7 层上三层：应用层、表示层、会话层的全部功能
TCP/IP 将所有与应用程序相关的问题合并到一个层中，并确保将这些数据正确打包到下一层。

# 第三层：传输层

处理服务质量的可靠性、流程控制和错误纠正问题。

传输控制协议（TCP, Transmission Contol Protocol）：代价比较大，效率比较低
用户数据报协议（UDP, User Datagram Protocol）
应用需要可靠传输：TCP 服务
应用需要速率：UDP 服务
它将应用层信息打包成称为段的单元

对应 OSI 的第 4 层：传输层

# 第二层：互联网层

目的：从互联网上的任何网络发送源包，使它们独立于路径和网络到达目的地
最佳路径确定和分组交换发生在这一层
网际互联协议（IP,Internet protocol）
和 OSI 的第三层：网络层对应，报文从一方发送给另一方，报文传输经过路由器进行路径选择，

# 第一层：网络接入层

也称为主机到网络层。
- 合并了 OSI 下面两层：物理层和数据链路层
- 完成物理实现和物理介质控制
它涉及到 IP 数据包实际建立一个物理链路，然后再建立另一个物理链路所需的所有问题。
它包括局域网和广域网的技术细节，以及 OSI 物理层和数据链路层的所有细节。

# 常见的 TCP/IP 协议

# TCP/IP 模型和 OSI 模型的相似点与不同点

# 相似点

两者都有层次
两者都有应用层，尽管它们包含非常不同的服务
两者都有相同的传输层和网络层
都假设采用分组交换（非电路交换）技术
都 OSI 是基于报文交换来进行实现的

# 不同点

TCP/IP 协议是因特网发展的标准，因此 TCP/IP 模型正是因为它的协议才获得了可信性。
TCP/IP 标准是大家都在使用的标准（实施标准），5 层和 7 层都只是讲课使用的

# 网络拓扑

物理拓扑：导线（介质）的实际布局

总线、星形、环形、扩展星形、分层（树形）、渔网型（mesh）
如何把节点具体连接起来

逻辑拓扑：定义主机如何访问媒体

令牌传递，使用 token 来获取通信的权利
主要涉及到管理介质如何被访问

考试的时候可能会问一个拓扑在物理上和逻辑上分别是哪种类型

# 总线型拓扑

简单，但如果断了大家都传不了。

逻辑角度：每个网络设备都可以看到来自所有其他设备的所有信号，实际上是广播式传播

# 环形拓扑（菊花链）

信息流动。但是只要有一个地方断了就会破坏整个环

逻辑角度：为了使信息流动，每个站点必须将信息传递给其相邻的站点。

# 双环拓扑

比单环更灵活。同一时间只用一个环，优先使用外环，若外环坏了换成内环并对外环修复。

逻辑角度：双环拓扑就像两个独立的环，同一时间只有一个环被应用。

# 星型拓扑

流通性强。但中间节点负担大，如果出现故障整个都会断开。

扩展：设置次级中心节点。

逻辑角度：所有信息的流动将通过一个设备。

# 树形拓扑结构

物理观点：主干是一条有几层分支的电线。

逻辑观点：信息流是层次性的。

# 渔网型拓扑

物理视角：有明显的优点和缺点：最大的连接性和可靠性；链接的媒体数量和到链接的连接数量变得非常庞大。

逻辑角度：完整或网格拓扑的行为在很大程度上取决于所使用的设备。

# 蜂窝型拓扑

物理视角：蜂窝拓扑结构是用于无线技术的拓扑结构

逻辑视角：节点之间直接通信（尽管有时非常困难），或者只与相邻的单元通信，这是非常低效的。

# 网络设备

# 其他设备

Hosts（网络终端设备）：主机设备直接连接到网段，网络边缘节点，比如打印机、计算机、服务器、传真机、复印机
Hosts（网络中间设备）：主机不是任何层的一部分，但是 OSI 模型的功能是在主机内部的软件中执行的

# 第一层

# 介质 Media

网络中间设备，第一层

让 0-1 信号变为电信号或者无线电波光信号等。

# 中继器 Repeaters

Repeaters，网络中间设备，第一层

用于延长网络的长度，实现传输超出一段介质传输的介质

# 集线器 Hub