自考计算机网络原理（一）
第一章：计算机网络概述
一、计算机网络基本概念
（一）计算机网络的定义
计算机网络是互连的、自治的计算机的集合。
目前最大的、应用最广泛的计算机网络是Internet或称因特网。
（二）网络协议的概念
网络协议（简称协议）是网络通信实体之间在数据交换过程中需要遵循的规则或约定，是计算机网络有序运行的重要保证。
计算机网络中存在很多协议，例如：HTTP、TCP、IP、ARP等。
（三）协议三要素
语法：定义实体之间交换信息的格式与结构，或者定义实体之间传输信号的电平等。
语义：定义实体之间进行数据传输时，除了要发送的信息外，还要发送哪些控制信息，以保证交换信息的正确性。
时序：也称为同步，定义实体之间交换信息的顺序以及如何匹配或适应彼此的速度。
（四）计算机网络的分类
按覆盖范围分类（从小到大）： （1）个域网；（2）局域网；（3）城域网；（4）广域网。
按拓扑结构分类： （1）星型拓扑结构；（2）总线型拓扑结构；（3）环形拓扑结构；（4）网状行拓扑结构；（5）树形拓扑结构；（6）混合拓扑结构
按交换方式分类： 按网络所采用的数据交换技术，计算机网络可以分为电路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。
按网络用户属性分类：（1）公用网；（2）私用网。
（五）计算机网络的功能
在不同主机之间实现快速的信息交换。通过信息交换，计算机网络可实现以其核心功能——资源共享。
资源共享：硬件资源共享、软件资源共享和信息资源共享，Saas（软件即服务）是目前互联网环境下软件共享的典型形式，也代表了软件共享的主流趋势。
1.硬件资源共享：计算资源（CPU）、存储资源、打印机与扫描仪I/O等
2.软件资源共享：SaaS（Software as a Service）
3.信息资源共享：信息检索、新闻浏览等
二、计算机网络结构
（一）网络结构：计算机规模不同，其结构复杂程度也有所不同。大规模现代计算机网络的结构包括网络边缘、接入网络与网络核心。
（二）网络边缘：连接到网络上的计算机、智能手机、智能家电等成为主机或端系统，这些端系统位于网络的最边缘，构成了网络边缘。普通网络用户在使用网络时，在网络边缘中实现与其他端系统进行信息交换，网络边缘为网络用户提供了网络应用服务。
（三）接入网络
接入网络是实现网络边缘的端系统与网络核心连接与接入的网络。
常见的接入网络技术包括以下几类：
电话拨号接入（最大为56bit/s）
非对称数字用户线路（ADSL）
1.利用电话网络接入
2.基于频分多路技术
3.非对称
4.独享式接入
混合光纤同轴电缆HFC接入网络
1.利用有线电视网络接入的技术
2.基于频分多路复用技术
3.非对称
4.共享式接入
局域网（典型的局域网技术是以太网、WIFI等）
移动接入网络（例如：3G、4G、5G）
（四）网络核心：是由通信链路互连的分组交换设备构成的网络，作用是实现网络边缘中主机之间的数据中继与转发。
三、数据交换技术
（一）数据交换的概念
计算机网络的根本目的是在网络边缘的主机之间实现相互的数据传输、信息交换。
常见的数据交换技术包括：电路交换、报文交换、分组交换
（二）分类
a.电路交换
通过中间交换结点为两台主机之间建立一条专用的通信线路
最早的交换方式
电话网络是最早最大的电路交换
优缺点
优：实时性高、延迟和时延抖动小
缺：不适用突发数据传输，信道利用率低，传输速率单一
b.报文交换（工作原理）
1.发送方把要发送的信息附加上接收主机的地址和控制信息构成一个完整的报文。然后以报文为单位在交换网络的各结点之间以存储 - 转发的方式发送，直到发送给接受主机。
2.交换网络中的结点会先接受报文，若此时该节点没有要发送的另一个报文，则直接向下一个结点发送该报文；否则就先将该报文进行缓冲存储，轮到该报文时再发送，即“排队”。交换结点的这种接受 - 暂存 - 转发的工作方式，就称为“存储一转发”交换方式。
3.当结点收到的报文过多而存储空间不够或者输出链路被占用不能及时转发时，就不得不丢弃报文，这是报文交换的缺点。现代计算机网络没有采用报文交换技术的。
4.一个报文在每个结点的延迟时间，等于接收报文所需的时间加上向下一个公结点转发所需的排队延迟时间之和。
报文交换优缺点
报文交换优点：信道利用率高
报文交换缺点：时延长，有时还丢弃报文
c.分组交换（包交换）
将待传输的数据（报文），分割成较小的独立的数据块。每个数据块附加地址等构成数据分组。分组独立传输到目的地，到目的地再重组还原报文。
存储-转发的交换方式，是计算机网络中使用最广泛的交换技术
分组交换优点：
交换设备存储容量要求低
交换速度快
可靠传输效率高
更加公平
分组交换缺点：
由于传输分组时需要交换机有一定的开销，使网络附加的传输信息较多，对长报文通信的传输效率比较低。
要求交换机有较高的处理能力。
ARPANET是第一个分组交换计算机网络。
分组长度的确定：
（1）分组长度与延迟时间
（2）分组长度与误码率
