第一章 引論

　　本章介紹了計算機網絡的發展歷史和計算機網絡的功能及組成，計算機網絡協議體系結構的基本概念。

　　本章重點是掌握計算機網絡的分類及數據通訊模型，理解網絡協議和協議體系結構的概念。

　　本章概念較多，但是是學習后續各章的基礎。

　　1、計算機網絡的產生和發展過程 （識記）

　　第一代：以單計算機為中心的聯機系統。時間：20世紀60年代。產生原因：計算機主機昂貴，通信線路和設備便宜。缺點：主機負荷較重；通信線路的利用率低；網絡結構屬集中控制方式，可靠性低。為了提供通信線路利用率，減輕主機負擔而采用的技術：多點通信線路，終端集中器和前端處理機。

　　第二代：計算機——計算機網絡。時間：20世紀60年代中期到70年代中期。分為通信子網和資源資網。通信子網面向通信控制和通信處理，主要包括：通信控制處理機CCP，網絡控制中心NCC，分組組裝/拆卸設備PAD，網關G等。資源子網負責全網的面向應用的數據處理，實現網絡資源的共享。它由各種擁有資源的用戶主機和軟件（網絡操作系統和網絡數據庫等）所組成，主要包括：主機HOST，終端設備T，網絡操作系統，網絡數據庫。

　　以遠程大規模互聯為主要特點，由ARPANET發展和演化而來。ARPANET的主要特點：資源共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制處理機、分層的網絡協議。這些特點往往被認為是現代計算機網絡的典型特征。根據應用目的分為三類：為在一定范圍內共享專用資源而建立的網絡；為進行通信處理和服務為目的的通信網絡；用于商務的公用分組交換數據通信網絡。

　　第三代：遵循網絡體系結構標準建成的網絡。依據標準化水平可分為兩個階段：各計算機制造廠商網絡結構標準化、國際網絡體系結構標準-ISO/OSI.

　　2、計算機網絡的概念（識記）

　　計算機網絡定義：計算機網絡是指通過數據通信系統把地理上分散的計算機有機地連起來，以達到數據通信和資源共享的目的的系統。

　　計算機網絡和終端分時系統的區別 a、終端分時系統的結構是有一臺主機和多個終端組成，各個終端不具備單獨的數據處理能力。而計算機網絡是由多臺主機互聯，共享一個或多個大容量存儲器，可共享這些大容量存儲器上的軟件和數據資源，也可共享其他主機的外圍設備等。b、由于終端數目增加，終端分時系統的計算速度將會顯著降低。計算機網絡增加工作節點，除增加通信線路外，其速度保持不變。c、終端分時系統中全部資源集中在主機中，各個終端用戶共享中心計算機資源。計算機網絡中每個用戶除占有本身的資源外，并能共享網絡中全部公共資源。d、終端分時系統屬于集中控制，可靠性低。計算機網絡采用分布式控制方式，有較高的可靠性。

　　網絡用戶共享全部資源、終端用戶共享中心計算機資源；資源子網具有獨立數據處理能力、2個終端用戶不能在同一時刻都在運行。

　　計算機網絡與多機系統區別 耦合度：計算機（或處理機）間互連的緊密程度。可用處理機之間的距離及相互連接的信號線數目來說明。局域網為中等耦合度的系統，廣域網為松耦合度的系統，多機系統為緊耦合度的系統。

　　計算機網絡和分布式系統的區別計算機網絡和分布式系統在計算機硬件連接、系統拓撲結構和通信控制等方面基本一樣。兩種系統的差別僅在組成系統的高層軟件上：分布式系統強調多個計算機組成系統的整體性，強調各計算機在分布式計算機操作系統協調下自治工作，用戶對各計算機的分工和合作是感覺不到的，系統透明性允許用戶按名字請求服務。計算機網絡則以共享資源為主要目的，方便用戶訪問其他計算機所具有的資源，要人為地進行全部網絡管理。

　　3、計算機網絡的功能（識記）

　　1)數據通信。這是計算機網絡的更基本的功能，也是實現其他功能的基礎。如電子郵件、傳真、遠程數據交換等。

　　2)資源共享。計算機網絡的主要目的是共享資源。共享的資源有：硬件資源、軟件資源、數據資源。其中共享數據資源是計算機網絡更重要的目的。

　　3)提高可靠性。計算機網絡一般都屬分布式控制方式，如果有單個部件或少數計算機失效，網絡可通過不同路由來訪問這些資源。

　　4)促進分布式數據處理和分布式數據庫的發展。利用網絡實現分布處理，建立性能優良、可靠性高的分布式數據庫系統。

　　4、計算機網絡系統的組成（識記）

　　網絡軟件：網絡協議和協議軟件、通信軟件、操作系統、網管及應用軟件。

　　邏輯結構：網絡節點（分為端節點、轉接節點）、通信鏈路。

　　5、計算機網絡分類（領會）

　　按距離分為：廣域網WAN、局域網LAN、城域網MAN；

　　按通信介質分為：有線網和無線網；

　　按傳播方式分為：點對點方式和廣播式；

　　按速率分為：低、中、高速；

　　按使用范圍分為：公用網和專用網；

　　按網絡控制方式分為：集中式和分布式。

　　按網絡環境分為：部門網絡、企業網絡、校園網絡。

　　按網絡拓撲結構分：

　　a、星形結構。一類轉接中心僅起連通作用，另一類有轉接和數據處理雙重功能。優點：建網容易，控制簡單。缺點：屬于集中控制，對中心節點依賴性大，可靠性低。線路利用率低，可擴充性差。

　　b、層次結構或樹形結構。優點：使為數眾多的計算機能共享一條通信線路，以提高線路利用率。增強網絡的分布處理能力，以改善網絡的可靠性和可擴充性。（吃草貓總結的優點在教材上沒看到，不過覺得有道理——cheli）典型的應用是低層節點解決不了的問題，請求高層解決。

　　c、總線形結構。常用的國際標準：CSMA/CD，令牌傳送。特點：網絡結構簡單靈活，可擴充，信道利用率高，傳輸速率高，網絡建造容易。但實時性較差，且總線的任何一點故障都會造成整個網絡癱瘓。

　　d、環形結構。數據單向流動，可用令牌控制。特點：傳輸時延確定，網絡建造容易，但可靠性差，靈活性差。（特點是吃草貓的總結——chenli）

　　e、點——點部分連接的不規則形。在廣域網中，互聯的各個節點不一定直接互聯，以任意拓撲結構連接。

　　f、點——點全連接結構。網絡中每一節點和網上其他所有節點都有通信線路連接。這種網絡的復雜性隨處理機數目增加而迅速增長。

　　6、數據通信技術（領會）

　　數據通信技術是計算機網絡的基礎，它將計算機與通信技術相結合，完成編碼數據的傳輸，轉換存儲和處理。

　　通信模型

　　信源→發送器→傳輸系統→接收器→信宿

　　通信任務：傳輸系統的使用、接口、信號產生、同步、交換管理、檢錯和糾錯、數據流控制、尋址、路由選擇、恢復、信息格式化、安全性、網絡管理。（可以結合打電話的過程來理解P18的通信任務）

　　數據通信網絡

　　廣域網的交換技術

　　線路交換：如電話網，是從一點到另一點傳遞信息的更簡單的方式。屬于預分配電路資源系統，即在一次接續中，電路資源預先分配給一對用戶固定使用，不管在這條電路上實際有無數據傳輸，電路一直被占用，直到雙方通信完畢拆除連接為止。優點：信息傳輸時延小。電路是“透明”的。信息傳送的吞吐量大。缺點：所占用的帶寬是固定的，所以網絡資源的利用率較低。用戶在租用數字專線傳遞數據信息時，要承受較高經濟代價。（概念和優缺點都是吃草貓的總結而不是教材上的原話 ——chenli）

　　報文分組交換：是一種存儲轉發的交換方式。它是將需要傳送的信息劃分為一定長度的包，也稱為分組，以分組為單位進行存儲轉發的。而每個分組信息都載有接收地址和發送地址的標識，在傳送數據分組之前，必須首先建立虛電路，然后依序傳送。缺點：大量的資源消耗在糾錯補償上。由于采用存儲——轉發方式工作，因此在傳輸過程中存在一定的延時。

　　幀中繼：利用了現代設備的高傳輸速率和低誤碼率，剝除了由于差錯控制引入的大部分開銷。

　　ATM（Asynchronous Transfer Mode）異步傳送模式。從幀中繼繼承了高可靠性的傳輸系統，較少的糾錯開銷和高層次捕錯特點，又采用固定長度的幀。擴展了線路交換，在建立虛通道時，可動態定義數據速率。

　　ISDN：窄帶ISDN基于線路交換，貢獻在于幀中繼；寬帶ISDN基于報文分組交換，貢獻在于ATM.

　　7、計算機網絡協議和協議體系結構（識記）

　　通信協議是為了在不同系統中的實體間通信使用的，往往制定成一系列規則，用來統治兩個實體間的數據交換。

　　協議的三要素：語法、語義、規則。

　　協議體系結構的思想：用一個構造好的模塊集合來完成不同的通信功能。

　　8、一個簡化的文件傳輸協議體系結構（識記）

　　以一個簡單的例子理解協議體系結構。

　　協議數據單元（PDU）：對等實體之間所傳送的數據單元。

　　接口數據單元（IDU）：相鄰兩層實體之間傳送的信息單元。

　　服務訪問點（SAP）：在相鄰兩層之間實體實現多對多的關系。

　　連接端點（CEP）：在對等實體間實現多對多的關系。

　　9、TCP/IP協議（識記）

　　TCP/IP協議集是以TCP（Transmission Control Protocol）傳輸控制協議和IP（Interconnection Protocol）互連網協議為代表的協議集，它已被廣泛地應用于解決計算機網絡的互連問題，成為事實上的工業標準。TCP/IP網絡體系分為四個獨立的層次：應用層、傳輸層、網絡互聯層、網絡訪問層。

　　10、OSI/RM模型（識記）

　　（Open System Interconnect/Reference Model）開放式系統互聯參考模型。作為計算機通信體系結構的模型由國際標準化組織（ISO）制定的，所又稱為ISO/OSI網絡體系結構

　　分層原則：根據不同層次的抽象分層；每層有明確的功能；每層功能有助于制定國際標準；各層邊界盡量減少跨借口的通信量；層數不能太少也不能太多。

　　OSI七層：物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、任務層、表示層、應用層

　　11、計算機網絡與通信標準（識記）

　　一類是所謂既成事實的標準。此類標準事先沒有作過周密規劃。

　　另一類是正式標準。由權威的國際標準化組織制定的。