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1.1计算机网络的概念、组成与功能
计算机网络的概念
一个最简单的定义：计算机网络就是一些互联的、自洽的计算机系统的集合。
现阶段计算机网络的一个较好的定义：
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
注：在这个定义下已经不仅限于计算机，含有CPU的智能硬件即可，即物联网的思想。同时通过传送数据能够实现多种应用。所以说计算机网络的定义反映了当时网络技术发展的水平。
注：CPU之间的距离小于1m时称为多处理机系统，不称为网络。
网络、互联网（internet）、因特网（Internet）、物联网
通过路由器连接起来可将互连网（互联网）看作覆盖范围更大的网络。即“网络的网络”。
以互连网为基础发展出来的物联网（Internet of Things），实现物物相连（如家用电器、环境传感器）
因特网是当今世界上最大的互联网，使用TCP/IP协议族。
ISP（Internet Service Provider） 因特网服务提供者。
计算机网络的组成
从实际组成部分上看
- 硬件：主机（也称端系统）、通信链路（如双绞线、光纤）、交换设备（如路由器、交换机）和通信处理机（网卡）等组成。
- 软件：主要包括实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件（如网络操作系统、邮件收发程序、FTP程序、聊天程序等）。
- 协议：属于计算机网络的核心，规定了网络传输数据时所遵循的规范。
从工作方式上看（因特网）
- 边缘部分：由所有连接到因特网上、供用户使用的主机组成，用来进行通信和资源共享。
- 核心部分：由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，它为边缘部分提供连通性和交换服务。
从功能组成上看
- 通信子网：由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成。它使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力，实现联网计算机之间的数据通信。
- 资源子网：是实现资源共享功能的设备及其软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。
计算机网络的功能
主要有以下五大功能：
- 数据通信。联网计算机之间各种信息的传输。
- 资源共享。提高硬件资源、软件资源和数据资源的利用率。
- 分布式处理。将复杂任务分配给网络中的其他计算机。
- 负载均衡。任务的分配应是均匀的。
- 提高可靠性。联网计算机可以通过网络互为替代机。
1.2计算机网络的分类
1.2.1按分布范围分类
- 广域网（WAN,wide Area Network）。是因特网的核心部分。几十到几千千米。通常使用交换技术。
- 城域网（MAN,metropolitan Area Network）。5千米到50千米。多采用以太网技术，因此常并入局域网的范围讨论。
- 局域网（LAN,Local Area Network）。一千米左右。通常使用广播技术。
- 个人区域网（PAN,Personal Area Network）。覆盖范围为10米。也常称无线个人区域网（WPAN）。
1.2.2按传输技术分类
- 广播式网络。所有联网计算机都共享一个公共通信信道。采用路由选择机制。局域网技术和广域网中的无线、卫星通信网络使用广播式网络。
- 点对点网络。每条物理线路连接一对计算机。采用分组存储转发。 大部分广域网技术使用点对点网络。
1.2.3按拓扑结构分类
这里主要指通信子网的拓扑结构，基本分为以下四种，星形、总线形和环形网络多用于局域网（广播式网络）；网状网络多用于广域网（点对点网络） 。
- 总线形网络。重负载时通信效率不高，总线任意一处对故障敏感。
- 星形网络。成本高，*设备（通常为交换机或路由器）对故障敏感。
- 环形网络。如令牌环局域网，环可以是单环或双环。环中信号是单向传输的
- 网状网络。多用在广域网技术中。
以上四种基本的网络拓扑结构可以互联为更复杂的网络。
1.2.4按使用者分类
- 公用网：“公用”的意思是指所有按电信运营商（如联通、移动、电信）规定交钱的人都可以使用这种网络。
- 专用网：如铁路、电力、军队等部门内部使用的专用网。
1.2.5按交换技术分类
交换技术是指各台主机或通信设备之间为交换信息所采用的数据格式和交换装置的方式。
可分为电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。
交换技术和传输介质将在第二章物理层介绍。
1.2.6按传输介质分类
- 有线网络。如双绞线网络、同轴电缆网络等。
- 无线网络。如蓝牙、微波、无线点等。
1.3计算机网络的主要性能指标
带宽：在模拟信号系统中的意义，某个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。单位：Hz（kHz，MHz，GHz）。在计算机网络中表示为最大速率（最大传输率），单位为bit/s，即bps。
吞吐量：表示单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。受到网络带宽的限制。
时延：指数据（一个报文或分组）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需要的总时间，由四部分构成：发送时延（传输时延）、传播时延、处理时延、排队时延。
补充：
- 没有接收时延是因为在传输时延的过程中包括另一个主机的接收过程。
- 在具体的问题中才能分析发送时延和传播时延的大小关系。
- 信道宽度：指信道的最大数据传输速率，也称信道带宽。
- 高速链路，提高的仅是数据发送速率而非比特在链路上的传播速率。
时延带宽积：指发送端发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已经发出了多少个比特，因此又称为以比特为单位的链路长度。
往返时延（Round-Trip Time，RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端接收到接收端发来的相应确认分组为止，总共耗费的时间。
链路利用率：是指某条链路有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。
网络利用率：指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。
丢包率：在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。