计算机网络（谢希仁版）——第一章回顾

　　※网络不只是有计算机网络，还有电信网络、电视网络

 

　　※网络将计算机与计算机连接在一起，而互联网则把网络与网络连接在一起

　　

　　

　　△互连网与互联网有什么不同？

　　互连网（internet）泛指由多个计算机网络组成的网络。

　　互联网（Internet，因特网）特指使用TCP/IP协议簇的特殊互连网——Internet（因特网）。

 

 

　　△互联网当前阶段的特点是？

　　多层次ISP（互联网服务提供者）。ISP从互联网管理机构申请IP地址（批量申请，不支持“零售”），ISP拥有通信线路与连网设备（小ISP可能是租用），从而向个人或机构提供接入互联网的服务。所谓“上网”，就是“通过从ISP获得的IP地址接入互联网”。现在的互联网已不是单个组织所拥有的，而是全世界无数大大小小的ISP共同拥有的。

 

 

 

 

　　△ISP如何分类？

　　可按层次分类为：主干ISP、地区ISP和本地ISP。

　　主干ISP由少数公司创建、维持，服务面积最大且拥有高速主干网；地区ISP则是较小的ISP，属于第二级别，通过主干ISP来连接；本地ISP给用户提供直接服务，可与地区ISP或主干ISP相连。

 

 

 

 

 

　　△什么是互联网交换点IXP？为什么需要IXP？

　　IXP作用即令两个网络直接相连、不需要通过第三个网络进行转发分组（比如地区ISP借助主干ISP，若两个地区ISP之间有IXP则可以不需要借助其上层的主干ISP而直接相连）。理论上通过主干ISP，所有的地区ISP、本地ISP均可互连，但这样做在网络数据量巨大的今日会带来不小的效率影响，所以需要有IXP来更有效地利用网络资源。

 

 

 

 

　　△互联网组成如何划分？

　　可大致分为边缘部分与核心部分，两者关系可抽象类比为蛋白与蛋黄。

　　边缘部分即互联网上的主机（也可称为‘端’），核心部分即大量网络与路由器。核心部分为边缘部分提供服务（主机与主机通信，数据流经核心部分）

 

 

　　※核心部分可抽象看做“路由器组成的网络”，起到“传输数据”的作用

　　※路由器的任务是“转发收到的分组”，实现“分组交换”，是某种特殊的计算机

　　※“主机A与主机B通信”，实际上是“主机A上的某进程与主机B上的某进程进行通信”

 

 

 

　　△互联网边缘部分的通信方式有什么分类？

　　1.客户-服务器方式（c/s，client/server）

　　最大特点即“客户是服务请求方，服务器是服务提供方，两者角色不互换”。

　　2.对等连接方式（P2P，peer to peer）

　　本质上依然是c/s方式，区别在于此时双方均可既是client客户，又是server服务器

 

 

 

 

　　△什么是“分组”？

　　进程要发送的整个数据块称为“报文”，将报文划分为更小的等长数据段，并在段首添加包含例如目的地等信息的首部后，形成“分组”，也叫“包”。分组（包）是互联网传输数据的数据单元。

 

 

　　△什么是“分组交换”？为什么要分组交换？

　　首先得回顾电话通信。

　　当电话网络中的电话很少时，可以令电话们两两相连，但当电话很多时就不能如此了，必须借助“电路交换”，即电话都与交换机相连（大大减少线路数目），通过“交换”来动态分配线路资源（电话A与B通信时，将“交换机-A”和“交换机-B”的线路分配给它们，此时这两条线路都被完全占用）。

　　但是电路交换的缺点在于：通信时双方始终占用端到端的通信资源。而计算机的通信特点为“突发性”，所以电路交换方式对于计算机网络来说效率太低。

　　分组交换的核心原理就是“存储转发”，即令分组流经一个个路由器，让路由器“一步步”地向目标端“转发”，数据不像电路交换中那样“直达”而可能在网络中“暂存”，从而不会始终占用端到端线路。

 

 

 

 

　　△分组交换会带来什么新问题？

　　1.分组的首部信息会带来一定开销

　　2.需要特殊的管理和控制机制

　　3.时延问题。分组经过一个个路由器转发的过程中会存在多种时延，如路由器分析分组首部时的“处理时延”，分组到达路由器后需要排队等待路由器处理其它先到分组而带来的“排队时延”。此外还有不可避免的“发送时延”（对应带宽、发送速率）以及“传播时延”（取决于传输媒介的材料、距离）

 

 

 

　　△为什么不使用“报文交换”而要用“分组交换”？

　　原因类似于指令流水。假设报文为10个字，从端A到端B，途径一个路由器，1个字从A到路由器和从路由器到B均为1单位时间。如果使用“报文交换”，那么路由器需要从A处接收到完整报文后才开始向B传输数据，总共花费时间为10+10=20。如果使用“分组交换”，那么路由器在接收到一个分组后即可将该分组发往B，假设1个字为1个分组，那么从A开始发送数据算起的1单位时间后，路由器即可向B发送数据，最终的累计时间约为1+10=11。

 

 

　　△什么是网络协议？

　　在计算机网络中要做到有条不紊的交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则，这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议。比如事先约定传输单元为分组，且分组具有首部，那么发送方就应遵循“协议”将数据划分为段再加上首部形成分组后再发送，而接收方也应遵循“协议”，明白接收的是分组而不是完整报文，且提取分组中数据时可依照首部信息。

 

　　△什么是网络层次？

　　程序设计时，如果程序复杂庞大，那么代码就不能在main函数中完全写出，而是要分为几个模块，这几个模块可能也无法完全写出，此时又需要更下一层的小模块。同理，计算机网络的“通信协调”是一项复杂的工作，为了简化工作，方便设计、实现、修改，需要将计算机网络划分层次。计算机网络的各个层次“面向不同的任务”，上层可以利用下层提供的“服务”，比如应用层利用运输层提供的服务来传输报文，而运输层利用网际层提供的服务来传输报文段……

 

 

 

　　△什么是网络的体系结构？

　　计算机网络的各层次及其协议的集合就是网络的体系结构。

　　

 

　　△TCP/IP的体系结构

　　应用层—运输层（TCP或UDP）—网际层（IP）—网络接口层（书中将其又细分为数据链路层—物理层）

（1）应用层

定义进程间通信的规则，Internet中有多种应用层协议，如HTTP、DNS等。应用层交互的数据单位（“面向的”）是报文。

（2）运输层（TCP或UDP）

应用层利用本层提供的“通用的数据传送服务”来传送报文，本层主要有两种协议：

I.传输控制协议TCP——面向连接、可靠，数据单位是报文段

II.用户数据报协议UDP——无连接、尽最大努力的传输数据但是不保证可靠，数据单位是用户数据报

（3）网际层（IP）

本层主要有两个任务：

I.将运输层产生的报文段（或用户数据报）封装成分组。由于TCP/IP体系中本层使用IP协议，所以分组也叫IP数据报（不同于用户数据报）

II.为分组寻找合适的目标路由器

（4）网络接口层

书中细分为数据链路层和物理层：

I.数据链路层：将网际层产生的分组（IP数据报）封装成‘帧’，‘帧’包含了诸如同步信息、地址信息、差错控制等信息。网络中相邻结点间的链路上传递的是‘帧’。

II.物理层：负责考虑的是类似于“用什么电压表示0和1”、“接收方如何分辨bit”、“连接电缆的插头有多少引脚”的问题。但是具体的传输媒介不属于物理层。可以这样理解：物理层不管“线路”是什么，只管线路的“接口”该怎么样。

 

 

 

 

　　※TCP/IP体系中，发送方根据协议将数据“层层封装”，接收方再根据协议“层层解开”。

　　※数据到达路由器时，路由器先将其“解开”至物理层，再“解开”至数据链路层，再“解开”至网际层（IP），然后根据所得分组确定转发目标，确定转发目标后，将所得分组“封装”给数据链路层，再将“帧”给物理层，然后继续传送。

 

 

 

　　※由于网络层次中上层不需要知道下层怎么实现效果，所以对于应用层来说，传输的就是报文，对于运输层来说传输的就是报文段或用户数据报，对于网际层来说传输的就是分组……这就是“对等层”通信，所谓各层次协议，就是在各对等层之间传递数据的规则，只需要使用下层提供的“服务”，不需要了解下层的实现。

 

 

 

　　※现在的TCP/IP体系并不是严格的分层次，应用层有可能直接使用网际层甚至网络接口层的“服务”。

　　※应用层、运输层和网络接口层都有多种协议，但网际层只有IP协议，所以IP协议在TCP/IP体系中起着核心作用。