计算机网络【一】：概述

     毫无疑问，互联网已经彻底改变了世界。无论是个人的生活娱乐和工作，还是各种公共事务的处理，都已经不可避免地被电子化、网络化，电子商务与电子政务的兴起足以证明这种趋势。任何一个事务的发展从来都不是孤立的，网络，同样也不是，其发展的过程中都会或多或少有其“前辈兄弟”的影子。严格意义上来说，网络其实应当包含电信网络（电话、电报与传真服务）、有线电视网络（电视节目服务）和计算机网络。但是现在正在出现以计算机网络为核心，三网融合的现象：网络电话开始兴起，智能电视可以上网看视频和各种节目（比如配备小米盒子），可以说电信网络和电视网络正在逐渐融合到计算机网络中来。计算机网络有两个最重要的功能：连通性和共享。连通使得用户可以通过计算机互相通信传递信息，共享则使得不同的计算机之间可以共享信息、软件和硬件，比如文件下载、打印机共享等。
     最早的网络其实是一些计算机互相连接起来。网络指的就是可以互相通信的一组计算机，而因特网则指网络的网络。因特网的发展大致经历了三个阶段，并没有清晰的界限，而是逐步演变的。第一个是1969年美国国防部创建的第一个分组交换网络ARPANET，1983年TCP/IP协议成为了ARPANET上的标准协议，这一年也就成为了人们公认的因特网诞生的时间。第二个阶段是三层网络结构：主干网、地区网和校园网。第三个阶段则建立了多层次的ISP结构的因特网。ISP提供给用户IP和网络链路，使得用户可以接入到因特网中享受服务。ISP即我们通常所说的网络提供商，联通或者电信、移动。

     我们需要注意区分internet与Internet，前者指互联的计算机网络，其中可以使用各种网络协议；后者特指因特网，网络协议只有TCP/IP族。为了促进因特网的发展，一个重要的工作就是标准化工作。不同的标准会导致网络无法在不同的厂商产品间互联，所以因特网协会下属的因特网体系结构委员会IAB设立了两个工程部，一个是我们熟知的IETF（因特网工程部）负责各种工程实现的协议制定，而ISTF（因特网研究部）负责考虑一些需要长期解决的问题。一般的因特网标准通过RFC文档的形式发布，RFC即Request For Comment，向社会征求批评建议的意思。正因为因特网标准制定的开放性，也侧面促进了因特网的发展。

---

##因特网的组成
     因特网从其工作方式上看，可以分为边缘部分与核心部分两大块。所谓边缘部分就是所有连接在因特网上的主机，这部分是用户直接使用的，用来进行通信，如传送数据、音频或视频和资源共享。核心部分由大量的网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘部分提供服务的，如连通性和交换。

      对于边缘部分，我们需要了解的是两种基本的服务模式：C/S和P2P，C/S模式是由Client向Server发送请求，Server监听请求予以回应从而实现二者的通信；P2P模式下所有的主机节点都是对等体，即可以作为客户端发起请求，也可以作为服务端响应请求。
     对于核心部分，详细的内容会在后面专门的部分介绍，这里先了解集中交换方式：电路交换、分组交换和报文交换。电话使用的是电路交换，即先建立连接占用线路资源--通话占用线路资源--结束释放线路资源，即拨通电话时双方会一直占用该条线路。但是这种模式不适用与突发式的计算机通信，主要是长时间的占用线路资源会造成很大的浪费。因此计算机网络普遍使用分组交换模型，数据包被分成若干个数据组，然后每个分组携带有目的和源信息，可以独立路由，只在处理分组时占用线路资源，最终在目的端组装收到的所有分组。电报交换则是在每一个交换节点上收到完整报文后再转发。一句话说就是：
电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送；
报文交换——整个报文先传送到相邻接点，全部存储下来后查找转发表，转达到下一个节点；
分组交换——单个分组（整个报文的一个部分）传达到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点；

     分组的形式为：

   分组交换的优点：

---

##计算机网络的性能
     性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能，下面介绍常用的七个性能指标。
1. 速率
     网络中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上床送数据的速率，单位是比特每秒，数据率较高时，可以用kb/s、Mb/s、Gb/s等表示。注意，一般的数据大小单位是1024进制，即2的10次方，如1MB = 1024KB = 1024*1024 B，硬盘表示容量时则使用1000进制，我们这里的网络性能速率以及后面的带宽使用的也是工业标准1000进制。
2. 带宽
      电路里带宽用来表示某个频次的范围，网络中用来表示网络的通信线路所能传达数据的能力，因此带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到灵一点所能通过的最高数据率，单位也是比特每秒。
3. 吞吐量
     吞吐量表示单位时间内通过某个网络的数据量，一般会小于额定速率，如一个100Mb/s的以太网，其典型的吞吐量可能只有70Mb/s，有时吞吐量还可以用帧数来表示。
4. 时延
     时延是指数据从网络的一端传到另一端所需的时间，时延一般是发送时延+传播时延+处理时延+排队时延的和，因此也受到多个因素的影响。
5. 时延带宽积
     时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

6. 往返时间RTT
7. 利用率