【原】最容易理解的计算机网络的基础知识概论（上）

最容易理解的计算机网络基础知识概论（上）

最容易理解的计算机基础知识概论（下）
计算机网络的基础知识
你理解的越多，不理解的就越多，学习就是这样一个过程，让我们一同进步

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网络建立的主要目的是实现主机通信和资源 的共享。

1.计算机网络的分类方法

1.按覆盖的地理范围划分，计算机网络可以分为：广域网、城域网、局域网、个人区域网和人体区域网。

1）广域网、

广域网具有两个主要的特征：

（1）是一种公共数据网络PDN(Public Data Network)。

​ 广域网建设投资大，管理困难，通常由电信运商负责组建、运营与维护。这类广域网为广大用户提供高质量的数据传输服务，因此，属于公共数据网络。

（2）研究的重点是宽带核心交换技术。

​ 作为Internet的宽带、核心交换平台的组成单元，其研究的重点从开始阶段的“如何接入不同类型的计算机系统”，转变为“如何提供能够保证服务质量QoS的宽带核心交换服务”。

2）城域网、

定义：

宽带城域网是以IP协议为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，为语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。

技术指标 ：

1）完善的光纤传输网是宽带城域网的基础。

2）传统电信、有线电视与IP业务的融合成为了宽带城域网的核心业务。

3）高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心设备。

4）扩大宽带接入的规模与服务质量是发展宽带城域网应用的关键。

3）局域网、

局域网的定义：

局域网（LAN）用于将有限范围内（例如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互联成网。

按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同，局域网可以分为共享局域网与交换局域网。

技术指标：

1）局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求。

2）局域网能够提供高数据传输速率（10Mbps～100Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境。

3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展。

4）决定局域网性能的三个因素是：拓扑、传输介质与介质访问控制方法。

4）个人区域网和人体区域网。

2.计算机的组成及结构

2.1早期计算机网络组成与结构

1）计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能

2）早期计算机网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分

3）资源子网—负责数据处理的主计算机与终端

资源子网的组成：

​ 主机 终端 终端控制器

​ 外设 软件资源 信息资源

4）通信子网—负责数据通信处理的通信控制处理机与通信线路

3 计算机网络拓扑的定义

3.1理解网络拓扑知识需要注意的问题

1）拓扑学是将实体抽象成与其大小、形状无关的“点”，将连接实体的线路抽象成“线”，进而研究“点”、“线”、“面”之间的关系。

2）计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构

3）计算机网络拓扑是指通信子网的拓扑结构。

4）设计计算机网络第一步就是要解决在给定计算机位置，保证一定的网络响应时间、吞吐量和可靠性的条件下，通过选择适当的线路、带宽与连接方式，使网络结构更合理。

3.2计算机网络拓扑的分类与特点

3.2.1星形拓扑

1）节点通过点-点通信线路与中心节点连接。

2）中心节点控制全网的通信，任何两节点之间的通信都要通过中心节点。

3）星形拓扑结构简单，易于实现，便于管理。

4）网络的中心节点是全网性能与可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成全网瘫痪。

3.2.2环形拓扑

1）节点通过点-点通信线路连接成闭合环路。

2）环中数据将沿一个方向逐站传送。

3）环形拓扑结构简单，传输延时确定。

4）环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。

5）为了方便节点的加入和撤出环，控制节点数据传输顺序，保证环的正常工作，需要设计复杂的环维护协议。

3.2.3总线形拓扑

1）所有节点连接到一条作为公共传输介质的总线，以广播方式发送和接收数据。

2）当一个节点利用总线发送数据时，其他节点只能接收数据。

3）如果有两个或两个以上的节点同时发送数据时，就会出现冲突，造成传输失败。

4）总线形拓扑结构的优点是结构简单，缺点是必须解决多节点访问总线的介质访问控制问题。

3.2.4树形拓扑

1）节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间通常不进行数据交换，或数据交换量比较小。

2）树形拓扑可以看成是星形拓扑的一种扩展，树形拓扑网络适用于汇集信息。

3.2.5网状拓扑

1）节点之间的连接是任意的，没有规律。网状拓扑的优点是系统可靠性高。

2）网状拓扑结构复杂，必须采用路由选择算法、流量控制与拥塞控制方法。

4.分组交换技术的基本概念

4.1数据交换方式的分类

4.1.1线路交换的特点

1）线路交换是面向连接的服务；

2）两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；

3）线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；

4.1.2线路交换方式的优点：

1）建立的物理线路连接为此次专用，通信实时性强**;**

2）适用于交互式会话类通信；

4.1.3线路交换方式的缺点：

1）不适用于计算机与计算机之间的突发性通信；

2）不具有存储数据的能力，不能平滑通信量；

3）不具备差错控制能力，无法发现与纠正传输差错。

4.2分组交换的特点

4.2.1存储转发交换的特点

1）发送的数据与目的地址、源地址、控制信息一起，按照一定的格式组成一个数据单元（报文或报文分组）再发送出去。

2）路由器可以动态选择传输路径，可以平滑通信量，线路的利用率高。

3）数据单元在通过路由器时需要进行差错处理，可以提高数据传输可靠性。

4）路由器可以对不同通信速率的线路进行速率转换。

4.2.2报文与报文分组的比较

1）数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（packet）两种方式；

2）报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；

3）报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。

4.2.3报文交换的缺点

1）发送长报文时，其副本必须保留，以备出错重传，长报文传输时间长，因此副本保留时间也长；

2）报文越长出错的可能性就越大；

3）每个报文长度都可能不同，需每次传输报文时对开始和结束字节进行判断与处理，报文处理时间长；

4）报文长度不同，路由器必须根据最长的报文来预定存储空间，如果出现一些短报文，就会造成存储器存储空间的利用率降低。

4.2.3报文和报文分组结构

1）由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；

2）限定分组最大数据长度，有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率；

3）公用数据网采用的是分组交换技术。

4.2.4分组交换的原理

1）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。

2）每一个数据段前面添加上首部构成分组。

3）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（假定接收端在左边）。

4）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

5）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。

4.2.5分组首部的重要性

1）每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

2）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。

“分组”作为数据传输单元，依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。

4）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

5）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。

4.2.5分组首部的重要性

1）每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

2）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。

3）用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

目前刚开始学习计算机网络，所以记得不全，后面会随着自己的学习进度持续更新。