这是计算机基础知识的唯一总结。

如果说计算机把我们从工业时代带到了信息时代，那么可以说计算机网络把我们带到了网络时代。

随着计算机使用人数的增加，计算机也经历了一系列的飞速发展，从大型通用计算机-超级计算机-小型机-计算机-工作站-便携式计算机-智能手机终端就是这一过程的产物。

计算机网络也逐渐从独立模式演化为网络互联模式。

独立模式：计算机在连接到网络之前可以被认为是独立模式，也称为独立模式，在这种情况下，计算机不会与其他计算机进行通信。

从图1-1图1-1可以看出，在独立模式下，每个人都必须排队等待，直到其他用户在一台机器上完成工作。

这样的数据被单独管理着。

图1-2已从独立模式切换到网络互联模式，如图1-2所示。 在此模式下，每个人都可以独立使用计算机，并且有些服务器为客户端a、b和c提供服务。

在网络互联模式下，数据一般集中管理。

计算机网络由几个节点和连接这些节点的链路构成，网络中的节点可以是计算机、交换机、集线器或路由器等，根据规模和覆盖范围对计算机网络进行分类。

局域网：一般指数百公里至数公里范围内的办公楼或校园内计算机互联的计算机网络，一般用于狭小区域内的网络中，在一个社区、一座大楼、办公室中，局域网较为常见

城域网：由一个城市内的计算机相互连接而形成的计算机网络。

城域网是介于广域网和局域网之间的高速网络。

城域网的设计目标是满足几千米范围内众多企业、机构、公司多个局城网络互联的需求，实现海量用户之间数据、语音、图形、视频等多种信息的传输功能。

广域网：广域网中计算机形成的连接范围更广，往往是国家或大陆。

其目的是将距离市内很远的各局域网相互连接。

计算机发展史互联网诞生于1946年世界上第一台计算机问世。 那时还没有计算机网络，计算机只能单独工作，即使两台计算机的距离非常近，他们也只能像内向的孩子一样守护自己的角落。

二战后，美苏争霸，为了军事目的，美国组成了神秘的部门ARPA。 该部门应美国国防部的要求打算开发分布式的指挥系统。 该系统有很多节点，其中一些节点被破坏后，其他节点仍可以相互通信。 这个项目于1966年完成，ARPA将其命名为ARPANET。

ARPANET是最早的计算机网络之一，它是互联网的前身。

ARPANET是最早使用包交换的计算机网络之一，通过包交换系统通信的数据被格式化为具有目标计算机地址的包，然后发送到网络供下一台计算机接收。

数据包一词由Donald Davies于1965年创造，用于描述通过网络在计算机之间传输的数据。 数据包在计算机网络中的位置起着重要的作用，可以说数据包是互联网的主人。

ARPANET于1969年正式开始。

同样在1969年，加州大学洛杉矶分校( UCLA )的Steve Crocker发表了第一篇RFC论文，这被认为是互联网的开始。

同年，第一台网络交换机实现了ARPANET上的首次数据传输，标志着互联网的正式诞生。

我们在常见的文章末尾引用. rfc或与某人交流。 他提出了他不太希望解决的idea。 然后，如果你继续追问他，他会让你自己调查rfc文档。 他好像在说我。

RFC被热官方解释为是描述互联网和互联网系统的方法、行为、研究或创新的官方文档。

一般是互联网协议的官方文档。

TCP/IP的诞生现在几个节点之间可以相互通信了，但是节点的数量只有4个，还很少。

另外，阿帕内特有很多限制。 例如，不同的计算机网络之间无法相互通信。 为了解决这个问题，APPA还发起了一个新的研究项目，将不同的计算机局域网互联。

早期的ARPANET采用的是名为NCP的网络协议，但随着网络的发展、多节点的接入和用户对网络需求的日益增长，NCP协议已经不能充分支持ARPANET的发展需求。

此外，NCP还有一个非常重要的缺点，即只能在同一操作系统环境中使用。 这意味着Windows用户无法与MAC操作系统用户或安卓用户进行通信。

因此，ARPANET需要一种新的协议来替换不再能够满足其需求的NCP协议。 这项任务的重担交给了Robert E. Kahn和Vinton G. Cerf。 这两位大神的理论至今，空前绝后。 那么，这两位老教授到底做了什么呢？ 我只简单地说一句话。 他们提出了新的传输控制协议—— TCP (传输控制协议)。

这是计算机网络的两位非常著名的科学家，很多人把Robert E. Kahn和Vinton G. Cerf称为互联网之父。

1974年，他们在IEEE期刊上发表了《关于分组交换的网络通信协议》论文，为了实现计算机网络之间的互联，正式提出了TCP/IP。

我们认为TCP/IP协议是一项非常伟大的发明，但在当时的背景下并不被看好。 另外，TCP/IP的4层模型比ISO提出的7层模型粗糙。

但是，经过四年的改进，TCP/IP协议终于完成了基础架构的构建。

终于在1983年，美国国防部高级研究计划局决定废除NCP协议，改为使用TCP/IP协议。

从发表论文到录用，花了整整十年。

1985年，TCP/IP成为UNIX操作系统的一部分。

此后，大多数操作系统都支持TCP/IP，该协议成为主流。

在进一步发展的80年代初期，ARPANET取得了巨大的成功，但没有得到美国联邦机构合同的学校无法使用。

为了解决这个问题，美国国家科学基金会( NSF )着手为大学生建立计算机科学网络( CSNet )。

CSNet是在其他基本网络的基础上添加的协议层，使用其他网络提供的通信能力，从用户的角度来看也是独立的网络。

CSNet采用集中控制方式，所有的信息交换都通过一台中继器进行。

1986年，NSF投资分别在5所大学设立了超级计算机中心，形成了NSFNET。 在NSF的鼓励和资助下，许多大学、政府机关甚至民间研究机构纷纷将自己的局域网合并为NSFNET，从1986年到1991年，NSFNET的子网迅速从100个增加到3000个以上。

不仅是学校，许多学术团体、企业、研究机构，甚至个人也参加进来，互联网的使用者不再局限于纯计算机专业。

新用户注意到计算机之间的通信对他们更有吸引力。

于是，他们不仅分享了NSF超级计算机的计算能力，还把互联网作为交流和通信的工具。

互联网由无数个子网络组成，每个子网有多台计算机。

进入90年代初期，互联网有非常多的子网，每个子网都各自负责自己的安装和运营费用，这些子网通过NSFNET互联。

NSFNET连接全美数千万台计算机，拥有数千万用户，是互联网最主要的成员网络。

随着计算机网络在世界范围内的扩大和扩散，美国以外的网络也逐渐接入了NSFNET主干网或其子网络。

1993年是互联网发展中非常重要的一年这一年互联网完成了有史以来最重要的技术创新万维网和浏览器的应用为互联网提供了一个令人耳目一新的平台。 在网上看到的内容不仅有文字，还有照片、声音、视频、甚至电影。

互联网发展成为文字、图像、声音、视频、电影等多种媒体融合的新世界，以前所未有的速度席卷全球。

互联网的迅速崛起引起了世界的广泛关注，我国也非常重视信息基础设施的建设，重视与互联网的连接。

目前，已建成并正在建设中的信息网络，对我国科技、经济、社会的发展以及与国际社会的信息交流产生了深刻的影响。

我国互联网发展虽然我国互联网起步没有美国早，但我国拥有世界上最快的互联网增速。

我国互联网的发展从1987年到1993年，这一时期国内科技人员开始接触网络资源。

在此期间，以中科院高能物理所为代表的一些科研院所与国外机构合作开展与互联网连接的科研课题，采用拨号方式使用网络电子邮件系统，向国内一些重点高校和科研机构提供国际互联网

1990年10月，中国正式在国际互联网信息中心注册了最高域名cn，并开通了使用自己域名的互联网电子邮件。

1994年1月，美国国家科学基金接受了我国正式接入互联网的要求。

1994年3月，我国被允许加入互联网。

4月初在中美科技合作委员会上，代表中国政府向美国国家科学基金会( NSF )正式请求并批准了接入互联网。

至此，我国终于通过了最后一个环节，4月20日，以NCFC工程连接网络国际专线为标志，我国与网络进行了全面接触。

同年5月，我国互联网事业全部完成。

我国政府批准互联网进入我国。

我国互联网的域名也最终确定为cn。

这被我国新闻界列为1994年我国十大科技新闻之一，被国家统计公报列为我国1994年重大科技成果之一。

从1994年至今，中国实现了与互联网的TCP/IP连接，逐步开通了互联网的全部功能服务； 大型计算机网络工程正式启动，互联网在我国进入了快速发展时期。

1995年，中国电信分别在北京和上海设立专线，通过电话线、DDN专线及X.25网为社会提供互联网接入服务。

1995年5月，开始建设CHINANET全国骨干网，1996年1月，CHINANET骨干网建成并正式开通，全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务。

标志着我国互联网进入了快速发展阶段。

我国相继建成了全国范围的公共计算机网络，其中最大的是：

据中国电信互联网CHINANET中国联通互联网UNINET中国移动互联网CMNET中国教育科研计算机网CERNET中国科技网CSTNET介绍中国的互联网建设主要分为三个阶段

第一个阶段是1987—1993年，这个阶段称为启蒙阶段，或者说实验阶段，我国在这个阶段开始接触互联网，开展了科研课题和科技合作工作，但是这个阶段的网络应用局限于小范围的电子邮件服务。

第二阶段为1994年- 1996年，该阶段为启动阶段或铺设阶段。 在这个阶段我国开始铺设、铺设主干网，接入互联网，从此我国被国际上正式承认为有互联网的国家。

而ChinaNet、CERnet、CSTnet等多个网络项目在全国范围内相继启动。

第三阶段是1997年至今，这一阶段面向全国范围内接入互联网，这一阶段是我国互联网快速发展的阶段。

进入21世纪后，CERNET2试验网开通了。 CERNET2试验网以2.5 Gbit/s – 10 Gbit/s的速度连接着北京、上海和广州三个CERNET核心节点，这标志着我国互联网已经进入国际先进水平。

中国互联网络信息中心( CNNIC )每年都会发布我国互联网络发展情况，感兴趣的伙伴可以在www.cnnic.cn上查询相关信息。

计算机开发的历史批处理与早期的计算机操作系统一样，首先要经历批处理的批处理过程。 批处理的目的也是为了让更多的人使用计算机。

批处理是指首先将数据加载到磁带或磁带上，然后由计算机按一定顺序读取，如下图1-3所示。

如图1-3所示的计算机比较昂贵，并不是每个人都能使用。 也就是说，客观上暗示了只有专业的操作员才能使用计算机，用户将程序提交给操作员，操作员排队运行程序，稍等片刻，然后用户提取结果。。。

)这种计算机的效率不是很好地体现出来。 由于各种操作不断切换，计算机的计算比手动计算更快。

分时系统是在批处理后出现的分时系统。 时间共享系统可以包括多个终端可以连接到同一计算机，使得多个用户可以同时使用一台计算机。

分时度假系统的出现实现了一人一机的目的，使用户觉得自己在使用电脑，实际上是如图1-4所示的独占特性。

自从图1-4的分时系统问世以来，计算机的可用性得到了很大的改善。

分时系统的出现意味着计算机离我们的生活越来越近了。

还有一个需要注意的地方。 分时系统的出现促进了BASIC这样的人机交互编程语言的诞生。

在时分系统出现的同时，促进计算机网络的出现。

计算机通信是一个时分系统，每个终端都与计算机相连。 这种独占的方法不是计算机之间的通信。 因为，每个人都还在独立使用计算机。

到了20世纪70年代，计算机的性能得到了高速发展，同时体积也越来越小，使用计算机的门槛更低，越来越多的用户使用计算机。

没有一台计算机的信息孤岛理念推动了计算机网络的出现和发展。

计算机网络的诞生20世纪80年代，一种可以将多种计算机相互连接的网络应运而生。

可以连接各种各样的计算机，从大型超级计算机和主机到小型计算机。

20世纪90年代，实现了一人一桌的环境，但这种环境的建立仍然价格不菲。

另一方面，电子邮件、网络等信息发布方式如雨后春笋般迎来前所未有的发展，互联网从大到全公司到家庭广泛普及。

计算机网络的高速发展目前，越来越多的终端设备接入互联网，使互联网达到了前所未有的盛世，近年来3G、4G、5G通信技术的发展更是互联网高速发展的产物。

发展道路各不相同许多互联网技术也在逐渐接近互联网。

例如，曾被用作支撑通信基础设施、通信网络的电话网。

随着互联网的发展，其地位也随着时间的推移被IP网所取代，IP也是互联网发展的产物。

网络安全也具有两面性，它的出现给用户带来了方便，但同时也给不法分子带来了方便。

网络便利也带来了负面影响，计算机病毒侵害、信息泄露、网络诈骗层出不穷。

在现实生活中，通常我们被打的话会反击。 因为，这种行为完全是由动物本能驱动的。

但在网上，如果你被不法分子攻击，通常是无法反击的。 只能防御。 因为反击需要熟悉计算机和互联网。 这个通常很多人做不到。

由于公司和企业通常容易成为不法分子的获利对象，因此作为公司或企业，为了防止攻击和攻击，必须建立安全的互联网连接。

网络协议这个名词不仅体现在网络的范畴，也体现在日常生活中。 例如，情侣约定在哪吃饭的约定也是一个协议。 例如，如果申请成功，企业会和你签订劳动合同。 这种双方的雇佣关系也是协议。

请注意，自己的承诺不会成为协议。 协议的前提条件必须是多人的约定。

网络协议是什么？

网络协议是指包括互联网在内的网络中信息的传递、管理的一些规范。

就像人与人相互交流需要遵循一定的规则一样，计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则，这些规则称为网络协议。

没有互联网协议的互联网是混乱的。 和人类社会一样，不能考虑一个个人会怎么做。 你的行动受法律约束。

那么，网络中的所有计算机也不希望自己发送什么，需要受通信协议的约束。

我们一般都知道HTTP协议。 HTTP是计算机世界中在两点之间传输文字、图像、音频、视频等超文本数据的约定和规范。

但是，互联网不仅是HTTP协议，还有IP、TCP、UDP、DNS协议等其他很多。

以下是几个协议的总结和介绍。

网络体系结构	协议	主要用途
TCP/IP	HTTP、SMTP、TELNET、IP、ICMP、TCP、UDP 等	主要用于互联网、局域网
IPX/SPX	IPX、NPC、SPX	主要用于个人电脑局域网
AppleTalk	AEP、ADP、DDP	苹果公司现有产品互联

ISO在制定标准化的OSI模型之前，对网络架构相关问题进行了充分的讨论，最终提出了作为通信协议设计指标的OSI参考模型。

该模型将通信协议所需的功能分为7层。

这七层的分层简化了那些相对复杂的协议。

在图1-5OSI标准模型中，每层协议负责接收底层提供的特定服务，并负责上层提供服务，上层协议和下层协议之间通常开放接口，由同一层之间的交互所遵守的约定

OSI标准模型的上图仅简要介绍了层与层之间的通信标准以及上层与下层的通信标准，而未介绍具体的网络协议层次。 实际上，OSI标准模型将复杂协议划分为7个易于理解的层。

如下图所示

图1-6互联网的通信协议都支持7个层次中的任意一个，从而可以知道协议在整个网络模型中的作用。 一般来说，各阶层的主要作用如下

图1-7

APP应用层： APP应用层是OSI标准模型的顶层，直接为APP应用程序提供服务。

其作用是实现多个系统APP应用进程的相互通信，同时完成一系列业务处理所需的服务。

包括文件传输、电子邮件远程登录和远程接口调用等协议。

表示层：表示层服务于APP流程，服务于会话层。 表示层位于OSI标准模型的第六层，表示层的主要作用是将设备的固有数据格式转换为网络标准传输格式。

会话层：会话层位于OSI标准模型的第五层，构建在传输层之上，利用传输层提供的服务建立和维护会话。

传输层：传输层位于OSI标准模型的第四层，在整个OSI标准模型中起着重要的作用。

传输层与两个节点之间的数据传输相关联，为上层提供可靠的数据传输服务。

传输层服务一般要经过传输连接建立阶段、数据传输阶段、传输连接释放阶段三个阶段才能完成完整的服务流程。

网络层：网络层位于OSI标准模型的第三层，位于传输层和数据链路层的中间，设法将数据从源端经由几个中间节点传送到另一端，传输层具有最基本的端到端数据

数据链路层：数据链路层位于物理层和网络层的中间，数据链路层定义了如何在一条链路上传输数据。

物理层：物理层是OSI标准模型中最低的一层，物理层是整个OSI协议的基础，就像房屋一样，物理层为设备之间的数据通信提供传输介质和互连设备，并为数据传输提供可靠的环境。

TCP/IP协议集群TCP/IP协议是我们程序员接触最多的协议，实际上，TCP/IP也称为TCP/IP协议集群，不是指简单的TCP和IP协议，而是指很多网络

OSI模型共有七层，从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、传输层、表示层和APP传输层。

但这显然很复杂，所以TCP/IP协议将其简化为四个级别

图1-8和OSI层网络协议的主要区别如下

在TCP/IP协议中，它们被合并到APP应用层的一个层中，因为在APP应用层、表示层和会话层这三个层中提供的服务差别不是很大。

由于通信(数据)链路层和物理层的内容很相似，所以在TCP/IP协议中它们被合并到一个网络接口层。

我们的主要研究对象是TCP/IP的四层协议。

下面介绍TCP/IP协议集群中有哪些具体的协议。

IP协议IP是互联网互连协议，是英语Internet Protocol，位于网络层。

IP协议是整个TCP/IP协议簇的核心，也是构成互联网的基础。

IP可以在向传输层提供数据传送的同时组装数据以供在传输层使用。

通过将多个网络连接到一个互联网，提高网络的可扩展性，实现大规模的网络互联。

二是分割顶层网络和底层网络之间的耦合关系。

ICMP协议ICMP协议是因特网消息控制协议，英文internet控制消息协议，ICMP协议主要用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。

ICMP是属于网络层的协议，如果IP无法访问目标，并且IP路由器无法以当前传输速率传输包，它会自动发送ICMP消息。 从这个角度来看，ICMP协议被认为是错误检测和报告的机制，可以检查网络状况并确保连接的正确性。

ARP协议ARP协议是地址解析协议，英语地址解析协议，能够从IP地址获取物理地址。

当主机发送信息时，包含目标IP的ARP请求将广播到LAN网络上的所有主机，并接受回复消息以确定物理地址。

收到消息后，物理地址和IP地址将暂时缓存在ARP中。 下次咨询的时候直接从ARP咨询就可以了。

TCP协议TCP是传输控制协议，是英语的传输控制协议。 TCP协议是TCP/IP协议集群中的核心协议，其最大的特征是提供可靠的数据传输。

TCP的主要特征是慢启动、拥塞控制、高速重发、可恢复。

UDP协议UDP协议是用户数据报协议，是英语用户数据协议。 UDP也是传输层协议，并且与TCP相比提供不可靠的数据递送。 换句话说，UDP协议不保证数据是否到达目标节点。

在消息被发送之后，我们不能知道它是否安全完全到达。

UDP是一种无连接协议，传输数据前源端和终端无需建立连接，无需对数据报进行检查和修改，无需等待对方的响应，会出现数据包丢失、重复、顺序混乱等现象。

但UDP实时性好，工作效率高于TCP协议。

FTP协议FTP协议是一种文件传输协议、英文文件传输协议、APP应用层协议，是TCP/IP协议的重要组成部分之一。 FTP协议分为FTP服务器和FTP客户端两部分，FTP服务器用于保存文件，FTP客户端用于访问FTP服务器上的文件，由于FTP的传输效率高，一般使用FTP

DNS协议DNS协议是域名解析协议，英文域名系统，也是APP应用层协议之一。 DNS协议是将域名和IP相互映射的分布式数据库系统。

DNS缓存可以加速对网络资源的访问。

SMTP协议SMTP协议是邮件传输协议、英文简单邮件传输协议和APP应用层协议之一，SMTP主要用作邮件发送和接收协议，SMTP服务器是SMTP协议

SLIP协议SLIP协议是指串行线路、因特网协议，英文Serial Line Internet Protocol是在串行通信线路上支持TCP/IP协议的点对点方式的链路层通信协议

PPP协议PPP协议是点对点协议，而point to point协议是链路层协议，旨在同等单元之间传输数据包。

主要目的是通过拨号或专线方式建立点对点连接并发送数据，使之成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的通用解决方案。

网络核心概念传输方式网络可按传输方式分类，一般分为面向连接型和面向非连接型。

连接类型要求在主机之间建立通信线路，然后才能发送数据。

无连接型的情况下，为了可以随时发送数据，不需要建立和切断连接。

接收方也不知道自己是何时从哪里接收到数据的。

数据包交换是一种网络APP，每个终端系统可以相互交换信息。 此信息也称为消息( Message )，它是一个可以包含您想要的所有内容(如文字、数据、电子邮件、音频和视频)的集合。

为了从源系统向终端系统发送消息，需要将长消息拆分成一个个小块。 这个块称为包( Packets )。 也就是说，信息由一个个小块的组构成。

在终端系统和目的地之间，每个数据包都通过通信链路和分组交换机。 数据包在最终系统之间传递需要一定的时间。 如果两个终端系统之间需要交换的数据包是l位，链路传输速率为r位/秒，则传输时间为L/R秒。

一个终端系统必须通过交换机将数据包发送到另一个终端系统。 数据包到达交换机后，交换机可以直接转发吗？ 不，交换机没这么无私。 你想让我转发数据包吗？ 是的，首先需要把整个数据包数据交给我。 然后，我会考虑发送给你的问题。 这就是存储传输。

存储传输传输以下是存储传输传输的示意图。

图1-9从图1-9中可以看到，数据包1、2和3向交换机转发数据包，交换机接收到了从数据包1发送的位。 在这种情况下，交换机直接进行转发吗？ 我不能回答。 交换机会先本地缓存你的组。

这和作弊一样，一个学霸必须经过学渣a向学渣b传达答案。 学渣a收到答案后，它能直接传达答案吗？ 渣a说，把答案抄下来再给你答案。 当然，有素质的废物是另一回事。

排队延迟和丢包是什么？ 你认为交换机只能连接到一个通信链路吗？ 那是个巨大的错误。 这是交换机吧。 为什么只有一个通信链路呢？ 所以，我相信你一定能考虑这个问题。 如果多个终端系统同时向交换机发送包，则总是会出现顺序到达和队列问题。

实际上，每个连接的链路都有一个输出缓存和一个输出队列，数据包交换机用于存储路由器发送到每个链路的数据包。

如果到达的包发现路由器正在接收其他包，新到达的包将在输出队列中排队。 等待数据包传输所需的时间也称为排队延迟，上述数据包交换机在传输数据包时会等待。 由于此等待称为存储传输延迟，因此目前已知的延迟类型有两种，但实际上有四种。

这些延迟不是恒定的，其变化顺序取决于网络的拥塞程度。

由于队列有容量限制，当多个链路同时发送包导致输出缓存无法接受超出容量的包时，这些包将会丢失。 这称为丢包，到达或排队的数据包将被丢弃。

下图显示了一个简单的分组交换网络。

在图1-10中，假设主机a和主机b向主机e发送包。 主机a和主机b首先通过100 Mbps的以太网链路向第一个路由器发送包，然后路由器将这些包引导到15 Mbps的链路。

如果包在短时间间隔内到达路由器的速度(转换为每秒位数)超过15 Mbps，则在包排队到链路输出缓冲区之前，路由器会出现拥塞并转发到链路。

例如，如果主机a和主机b背靠背同时发送了5个数据包，则这些数据包中的许多数据包需要很长时间才能在队列中等待。

实际上，它与许多常见情况完全相似，例如等银行出纳员或在收费站前等。

正如您刚才提到的公告和路由器选择协议一样，路由器连接到多条通信线路。 如果每个通信链路同时发送数据包，则会导致队列和数据包丢失。 然后，数据包在队列中等待发送。 在这里，队列中的数据包被发送到哪里？ 有这样的问题。 这由什么机制决定？ 换个角度想想，路由的作用是什么？ 保存并传输不同系统的数据包。

在internet中，每个最终系统都有一个IP地址，当主机发送数据包时，主机的IP地址会附加在数据包的开头。

每个路由器都有转发表。 当包到达路由器时，路由器会检查包中的部分目标地址，并按目标地址搜索转发表以找到相应的转发链路，然后将其映射并作为输出链路进行转发。

问题是，在路由器内部是如何设定转发表的？ 详细情况将在后面叙述，这里说的是大致的情况。 路由器内部也有路由协议，用于自动设置转发表。

线路交换发生在计算机网络上，通过网络链接和路由传送数据的另一种方法是线路交换。

线路交换在资源确保方面与分组交换不同，是什么意思？ 包交换每次都进行队列传输，因为无法确保在每个最终系统之间传递的包的缓存和链路传输速度。 线路交换预约这些信息。

举个简单的例子吧。 这就像有两家餐厅一样。 餐厅a需要预约，餐厅b不需要预约。 关于可以预约的餐厅a，必须先联系，到达目的地后可以马上入座选菜。

不需要预约的餐厅，可能不需要事先联系，但你必须承受到达目的地后需要排队的风险。

线路交换网络如下所示

图1-11在此网络中，四条链路用于四台电路交换机。

由于这些链路每个都有四个电路，因此每个链路可以支持四个并行链路。

每台主机直接连接到一台交换机，如果两台主机需要通信，网络将在两台主机之间创建专用的端到端链路“端对端连接”。

分组交换和电路交换的比较分组交换的支持者常说分组交换不适合实时服务。 这是因为端到端延迟是不可预测的。

分组交换支持人员认为分组交换提供了比电路交换更好的带宽共享。 比电路交换更简单、高效，实现低成本。

但是，目前的趋势正在朝着群体交换的方向发展。

分组交换网内的时延、丢包和吞吐量因特网可以被认为是将服务于在终端系统上运行的分布式APP应用的基础设施。

我们希望确保在计算机网络中的任意两个终端系统之间传输数据不会丢失数据。 这是一个非常高的目标，在实践中很难实现。

因此，实际上，必须限制最终系统之间的吞吐量以减少数据丢失。

在终端系统之间部署延迟不能保证不会丢失分组问题。

因此，我们从延迟、丢包和吞吐量三个层面来看计算机网络。

数据包交换中的时延计算机网络内的数据包，从一个主机(源)出发，通过一系列路由器被传输，在另一个终端系统中结束其履历。

在整个传输历史中，数据包涉及四个最主要的延迟：节点处理延迟、排队延迟、传输延迟和传播延迟

这四种延迟的组合就是节点总延迟。

如果处理延迟、排队延迟、传输延迟和传播延迟分别由dproc dqueue dtrans dpop表示，则节点的总延迟由以下公式确定： dnodal=dproc dqueue dtrans dpop。

延迟类型下有典型的延迟曲线。 让我们从图上分析一下不同的延迟类型。

图1-12分组从终端系统通过通信链路被传送到路由器a，路由器a检查分组报头并映射相应的转发链路，将分组发送到该链路。

仅当其它分组未在该链路上被发送，并且其它分组没有排队在该分组之前时，才可以在该链路上自由发送分组。

如果链路当前繁忙，或者其他包已经排在包前面，新到达的包将被排队。

试着把这四种延迟分开讨论一下吧。

节点处理时延节点处理时延分为两部分，第一部分是路由器检查分组报头信息； 第二部分是确定将分组转发到哪个通信链路所需的时间。

一般高速网络的节点处理延迟在微秒水平以下。

在处理延迟完成之后，分组被发送到路由器的传输队列。

排队延迟在队列传输过程中，数据包必须在队列中等待发送，数据包在等待发送期间消耗的时间称为排队延迟。

排队延迟的长度取决于在该包之前排队的包的数量。

如果队列为空且当前没有要传输的包，则包的队列等待时间为0。

在频繁出现的网络时段，链路上传输的数据包越多，数据包的排队延迟就越长。

实际排队延迟也可以达到微秒水平。

延迟队列是路由器使用的主要数据结构。

队伍的特点是先进先出，先进食堂先吃饭。

传输延迟理论上是单位时间内的传输比特所消耗的时间。

例如，数据包的长度是l位，r表示从路由器a到路由器b的传送速度。

那么，传输延迟是信用证。

这是将所有组推送到链接所需的时间。

在这种情况下，传输延迟通常也处于毫秒至微秒水平。

传播延迟是从链路的起点传播至路由器b所需的时间。

该比特以其链路的传播速度传播。

此传播速度取决于链路的物理介质(双绞线、同轴电缆和光纤)。

按照公式计算，传播延迟等于两台路由器之间的距离/传播速度。

即，传播速度为d/s。 其中，d是路由器a与路由器b之间的距离，s是其链路的传播速度。

传输延迟和传播延迟的比较计算机网络中的传输延迟和传播延迟有时难以区别，但在这里说明传输延迟是路由器推出数据包所需的时间，与两台路由器之间的距离无关，是数据包长度和链路传输速度的函数。

传播延迟是位从一个路由器传播到另一个路由器所需的时间，是两台路由器之间距离的倒数，与数据包长度和链路传输速度无关。

从式中也可以看出，传输延迟是L/R，即数据包的长度/路由器之间的传输速度。

传播延迟的公式是d/s，即路由器之间的距离/传播速度。

排队延迟在这四种延迟中，人们最感兴趣的延迟可能是排队延迟延迟了dqueue。

与其他三种延迟类型( dproc、dtrans和dpop )不同，队列延迟可能因组而异。

例如，如果有10个数据包同时到达队列，则第一个到达队列的数据包没有排队延迟，而最后一个到达的数据包具有最大的排队延迟。 需要等待其他9个等待时间被传输。

那么，你怎么解释队列延迟？ 也许可以从三个方面来考虑：流量到达队列的速度、链路的传输速度和到达流量的性质。

也就是说，如果用a表示流量是周期性到达还是突发性到达、数据包到达队列的平均速率，则如上所述( a的单位为数据包/秒，即pkt/s )，r表示传输率，因此是否为队列

假设所有分组都由l个比特构成，则比特到达队列的平均速率是La bps。

该比率La/R被称为业务强度traffic intensity，在La/R 1的情况下，比特到达队列的平均速率超过了从队列传输的速率，队列倾向于无限增加。

因此，系统设计时的流量强度不应小于1。

现在考虑La/R=1的情况。

流量到达的性质会影响排队延迟。

如果流量定期到达，也就是说每L/R秒到达一个包，则每个包都将在没有队列延迟的情况下到达空队列。

如果流量意外到达，平均队列延迟可能会很大。

一般来说，平均排队延迟和流量强度关系可以用下图表示

图1-13横轴为La/R流量强度，纵轴为平均排队延迟。

丢包在上述讨论过程中，描绘了La/R不能超过1的公式。 La/R超过1的话，到达队列将无限大，另外路由器内的队列中收容的数据包是有限的，所以在路由器的队列填满之前，无法收容新到达的数据包，路由器废弃( drop )该数据包的话，数据包就会消失

除了计算机网络中的吞吐量包括丢包和延迟外，计算机的另一个重要性能度量是端到端吞吐量。

从主机a向主机b传输大文件时，主机b在任何时刻接收该文件的速度都是瞬时吞吐量。

如果文件由f位组成，并且主机b需要t秒以接收所有f位，则文件的传输平均吞吐量为F/T bps。

单播、广播、组播和轮播在网络通信中可以根据目的地址的数量对通信进行分类，可以分为单播、广播、组播和轮播。

单播( Unicast )单播的最大特征是一对一。 早期的固定电话是单播的一个例子。 单播的形象如下。

图1-14

广播( Broadcast )我们小时候一般都做广播体操。 这就是广播的一个例子，主机和连接到他的所有终端系统都连接在一起，主机向所有终端系统发送信号。

图1-15

多播( Multicast )多播类似于广播，它将消息发送到多个接收主机，但多播的接收方必须仅限于一组主机。

图1-16

选播是一种从特定的多台主机中选择一个接收方的通信方法。

与多播类似，但行为与多播不同，任何广播都会从众多目标机群中选择最符合网络条件的主机作为目标主机来发送消息。

然后，选定的特定主机返回单播信号，并与目标主机进行通信。

图1-17

物理介质网络传输需要介质。

一个位数据包从一个终端系统传输，通过一系列链路和路由器到达另一个终端系统。

由于该位经过多次传输，因此该位在传输过程中跨越的介质称为物理介质。 物理介质有很多类型，包括双绞线铜线、同轴电缆、多模光纤橄榄球、陆地无线电频谱和卫星无线电频谱。

实际上大致分为两种。 诱导性介质和非诱导性介质。

双绞线铜线最便宜、最常用的电感性传输介质是双绞线铜线，多年来一直应用于电话网。

99%以上的电话机到本地电话交换机的连接使用双绞铜线。 例如，以下是双绞线铜线的实物照片。

图1-18双绞线铜线由两根粗约1cm的绝缘铜线组成，呈规则的螺旋状排列。 通常，多根双绞线捆扎在一起形成电缆，在双绞线的外侧覆盖保护层。

一对电缆构成了一个通信链路。

无屏蔽双绞线通常在局域网( LAN )中常用。

同轴电缆与双绞线类似。 同轴电缆也由两个铜导体构成。 以下是实物图。

图1-19这种结构和特殊的绝缘体和保护层使同轴电缆能达到较高的传输速率，同轴电缆在有线电视系统中普遍使用。

同轴电缆往往是用户驱动的共享介质。

光纤是纤细柔软的、引导光脉冲的介质，每个脉冲代表1比特。

一根光纤可以支持几十到几百Gbps的极高比特率。

它们不受电磁干扰。

光纤是电感型物理介质，下面是光纤的实物图。

图1-20普通长途电话网络全面使用光纤，光纤也广泛应用于互联网主干网。

陆地无线信道无线信道承载电磁频谱内的信号。

它不需要安装物理线路，并且具有穿墙、提供移动用户连接和远距离传输信号的功能。

卫星无线信道一个卫星信道连接地球上两个或多个微博发射机/接收机，称为地面站。

通信中经常使用同步卫星和近地卫星两种卫星。