1.1 计算机网络在信息时代中的作用

21 世纪的一些重要特征是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。
大众熟悉的三大类网络有：
电信网络：提供电话、电报及传真等服务；
有线电视网络：向用户传送各种电视节目；
计算机网络：使用户能在计算机之间传送数据文件；

发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

随着技术的发展，网络技术相互融合：
电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络技术，扩大了原有的服务范围；
计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。
从理论上讲，可以把上述三种网络融合成一种网络就能够提供所有的上述服务，这就是很早以前就提出来的“三网融合”。
但实现融合并不简单，因为这涉及到各方面的经济利益和行政管辖权的问题。

Internet 发展

自从 20 世纪 90 年代以后，以 Internet 为代表的计算机网络得到了飞速的发展。 已从最初的教育科研网络（免费）逐步发展成为商业网络（有偿使用）。 已成为全球最大的和最重要的计算机网络。 是人类自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域中的最大变革。

Internet 中文译名

Internet 的中文译名并不统一。现有的 Internet 译名有两种：
因特网，这个译名是全国科学技术名词审定委员会推荐的，但却长期未得到推广；
互联网，这是目前流行最广的、事实上的标准译名。现在我国的各种报刊杂志、政府文件以及电视节目中都毫无例外地使用这个译名。该译名能够体现出 Internet 最主要的特征：由数量极大的各种计算机网络互连起来的。

互连网与互联网

不同的网络。
互连网：指在局部范围互连起来的计算机网络。
互联网：指当今世界上最大的计算机网络。 Internet。

1.2 互联网概述

网络的网络

互联网
(Internet) 特指Internet，起源于美国，现已发展成为世界上最大的、覆盖全球的计算机网络。
计算机网络
(简称为网络) 由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
互连网 (internetwork 或 internet)
可以通过路由器把网络互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，称之为互连网。 “网络的网络”(network of networks)。

关于“云”

当使用一朵“云”来表示网络时，可能会有两种不同的情况：

1. 云表示的网络已经包含了和网络相连的计算机。
2. 云表示的网络里面就只剩下许多路由器和连接这些路由器的链路，把有关的计算机画在云的外面。

习惯上，与网络相连的计算机常称为主机 (host)。

网络把许多计算机连接在一起。
互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。
与网络相连的计算机常称为主机。

互联网基础结构发展的三个阶段

第一阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
1983 年， TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议，使得所有使用 TCP/IP 协议的计算机都能利用互连网相互通信。 人们把 1983 年作为互联网的诞生时间。 1990年，ARPANET 正式宣布关闭。

第二阶段：建成了三级结构的互联网。
它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

第三阶段：逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。
出现了互联网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 任何机构和个人只要向某个 ISP 交纳规定的费用，就可从该 ISP 获取所需 IP 地址的使用权，并可通过该 ISP 接入到互联网。 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同层次的 ISP：主干 ISP、地区 ISP 和 本地 ISP。

主机A → 本地 ISP → 地区 ISP → 主干 ISP → 地区 ISP → 本地 ISP → 主机B
基于 ISP 的多层结构的互联网的概念示意图

互联网的标准化工作

互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。

成为互联网正式标准要经过三个阶段

所有互联网标准都以 RFC 的形式在互联网上发表。
互联网草案 (Internet Draft) ——有效期只有六个月。在这个阶段还不是 RFC 文档。
建议标准 (Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。
互联网标准 (Internet Standard) ——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号 STD xxxx。 一个标准可以和多个 RFC 文档关联。

各种 RFC 之间的关系

除了建议标准和互联网标准这两种 RFC 文档外，还有三种 RFC 文档，即历史的、实验的和提供信息的 RFC 文档。

1.3 互联网的组成

从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：
(1) 边缘部分： 由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
(2) 核心部分：由大量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（提供连通性和交换）。

互联网的边缘部分

处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统 (end system)。
端系统在功能上可能有很大的差别：
小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头。
大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。
端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个 ISP。

端系统之间通信的含义

“主机 A 和主机 B 进行通信”实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。
即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。 简称为“计算机之间通信”。

端系统之间的两种通信方式

端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：
客户-服务器方式（C/S 方式）
即 Client/Server 方式，简称为 C/S 方式。
对等方式（P2P 方式）
即 Peer-to-Peer 方式 ，简称为 P2P 方式。

1. 客户服-务器方式

客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

客户软件的特点

被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件的特点

• 一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
• 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。
• 因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。

1. 对等连接方式

对等连接 (peer-to-peer，简写为 P2P) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。 只要两个主机都运行了对等连接软件 (P2P 软件) ，它们就可以进行平等的、对等连接通信。 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。
例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。
对等连接工作方式可支持大量对等用户（如上百万个）同时工作。

网络核心部分

网络核心部分是互联网中最复杂的部分。 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 为了理解分组交换，首先了解电路交换的基本概念。
在这里，“交换”(switching)的含义就是转接 —— 把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。
从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换的特点

电路交换必定是面向连接的。
电路交换分为三个阶段：
建立连接：建立一条专用的物理通路，以保证双方通话时所需的通信资源在通信时不会被其他用户占用；
通信：主叫和被叫双方就能互相通电话；
释放连接：释放刚才使用的这条专用的物理通路（释放刚才占用的所有通信资源）。

1. 分组交换的主要特点

分组交换则采用存储转发技术。 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。


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）。

每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
每个分组在互联网中独立地选择传输路径。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

1.4 计算机网络在我国的发展

1.5 计算机网络的类别

1.6 计算机网络的性能

1.7 计算机网络的体系结构