一、計算機網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用
網(wǎng)絡(luò)分為：電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)吠裆、計算機網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的功能：①連通性（用戶之間可交換信息）②共享（資源共享，如信息烂完、軟件试疙、硬件共享）
二、因特網(wǎng)概述
1抠蚣、網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)概念：由若干結(jié)點（node）和連接這些結(jié)點的鏈路（link）組成祝旷。結(jié)點可以是計算機、集線器嘶窄、交換機怀跛、路由器等。
互聯(lián)網(wǎng)概念：網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)用路由器互連起來柄冲，形成“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”吻谋。
因特網(wǎng)概念：世界上最大的互連網(wǎng)絡(luò)。把連接在因特網(wǎng)上的計算機都稱為主機（host）现横。
網(wǎng)絡(luò)把計算機連接在一起滨溉，而因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起什湘。
2.因特網(wǎng)發(fā)展的三階段
第一階段：從單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程
1983年TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使得所有使用TCP/IP協(xié)議的計算機都能利用互連網(wǎng)相互通信晦攒。因而1983年是因特網(wǎng)的誕生時間闽撤。1990年ARPANET正式宣布關(guān)閉，因為它的實驗任務(wù)已經(jīng)完成脯颜。
注意：internet和Internet哟旗。internet是通用名詞，泛指由多個計算機網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)栋操，通信協(xié)議可以任意闸餐。Internet是專用名詞，指全球最大的矾芙、開放的舍沙、由眾多網(wǎng)絡(luò)互連而成的特定計算機網(wǎng)絡(luò)，采用TCP/IP協(xié)議族剔宪。
第二階段：建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)
1985年起拂铡，美國國家科學(xué)基金會NSP（national science foundation）圍繞六個大型計算機中心建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)。它是三級計算機網(wǎng)絡(luò)葱绒，分為主干網(wǎng)感帅、地區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）地淀，覆蓋了全美國主要的大學(xué)和研究所失球。1991年意識到局限性，滿足不了需要帮毁。于是美國政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)交給私人公司經(jīng)營实苞，并開始對接入因特網(wǎng)的單位收費。1992年因特網(wǎng)的主機超過100萬臺烈疚。1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率達到45Mb/s硬梁。
第三階段：逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)
1993年，由美國政府資助的NSFNET逐漸被若干個商用的因特網(wǎng)主干網(wǎng)替代胞得，而政府機構(gòu)不再負責(zé)因特網(wǎng)的運營荧止。于是有了因特網(wǎng)服務(wù)提供者ISP（internet service provider）。
根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的IP地址數(shù)目的不同阶剑，ISP也分為不同的層次跃巡。為使不同層次ISP經(jīng)營的網(wǎng)絡(luò)都能夠互通，1994年開始創(chuàng)建了四個網(wǎng)絡(luò)接入點NAP（network access point）牧愁，分別由四個電信公司經(jīng)營素邪。它是最高等級的接入點，主要是向各ISP提供交換設(shè)施猪半，使它們能夠互相通信兔朦。
NAP又稱對等點（peering point）偷线，指接入到NAP的設(shè)備不存在從屬關(guān)系而都是平等的。
1996年美國的一些研究機構(gòu)和34所大學(xué)提出“下一代因特網(wǎng)計劃”（NGI計劃（next generation internet initiative））沽甥。主要目標(biāo)是：速度快声邦、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)更先進、實現(xiàn)快速的交換和路由選擇摆舟、具有為實時（real time）應(yīng)用保留帶寬的能力亥曹、更可靠更安全。
3恨诱、因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作
標(biāo)準(zhǔn)制定得早媳瞪，由于技術(shù)還沒發(fā)展到成熟水平，會使得技術(shù)比較陳舊的標(biāo)準(zhǔn)限制了產(chǎn)品的技術(shù)水平照宝，其結(jié)果是以后不得不再次修訂標(biāo)準(zhǔn)蛇受，造成浪費。反之厕鹃，制定遲了兢仰，會使技術(shù)的發(fā)展無章可循，造成產(chǎn)品的不兼容熊响，因而影響技術(shù)的發(fā)展。
因特網(wǎng)在制定標(biāo)準(zhǔn)上是面向公眾的诗赌。
1992年因特網(wǎng)不歸美國政府管轄汗茄，因此成立了一個國際性組織叫做因特網(wǎng)協(xié)會（Internet society，簡稱ISOC）铭若，以便對因特網(wǎng)進行全面管理以及在世界范圍內(nèi)促進其發(fā)展和使用洪碳。ISOC下面有一個技術(shù)組織叫做因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)委員會IAB（internet architecture board），負責(zé)管理因特網(wǎng)協(xié)議開發(fā)叼屠。
IAB設(shè)有兩個工程部：①因特網(wǎng)工程部IETF（internet engineering task force）：是由工作組WG（working group）組成的論壇（forum）瞳腌，具體工作由因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG（internet engineering steering group）管理。工作組劃分為若干個區(qū)域镜雨，每個區(qū)域集中研究某一特定的短期和中期的工程問題嫂侍，主要針對協(xié)議的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化。
②因特網(wǎng)研究部IRTF（internet research task force）：由研究組RG（research group）組成的論壇荚坞，具體工作由因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IRSG（internet research steering group）管理挑宠。任務(wù)是進行理論方面研究和開發(fā)一些需要長期考慮的問題。
所有因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都是以RFC（request for comments颓影，請求評論）的形式在因特網(wǎng)上發(fā)表各淀。只有一小部分RFC文檔最后才能變成因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
制定因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)需經(jīng)過以下四個階段：①因特網(wǎng)草案（internet draft）：還不是RFC文檔诡挂。②建議標(biāo)準(zhǔn)（proposed standard）：開始成為RFC文檔碎浇。③草案標(biāo)準(zhǔn)（draft standard）④因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（internet standard）
除了以上三種RFC临谱，還有三種：歷史的、實驗的奴璃、提供信息的悉默。
三、因特網(wǎng)的組成
因特網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)分為：①邊緣部分：由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成溺健，用戶直接使用麦牺，用來通信和資源共享。②核心部分：由網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成鞭缭，是為邊緣部分提供服務(wù)的剖膳。
1.因特網(wǎng)的邊緣部分
即主機，又稱端系統(tǒng)（end system）岭辣。端系統(tǒng)的擁有者可以是個人吱晒、單位、某個ISP沦童。
計算機之間通信仑濒，是指主機A的某個進程和主機B上的另一個進程進行通信。進程是運行著的程序偷遗。
網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式可分為：
⑴客戶服務(wù)器方式（C/S）
客戶（client）和服務(wù)器（server）都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程墩瞳，是服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。
客戶程序：ⅰ.被用戶調(diào)用后運行氏豌，在通信時主動向遠地服務(wù)器發(fā)起通信（請求服務(wù)）喉酌。因此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址泵喘。ⅱ.不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)泪电。
服務(wù)器程序：ⅰ.專提供服務(wù)，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求纪铺。ⅱ.系統(tǒng)啟動后即自動調(diào)用并一直不斷地運行相速，被動等待并接受來自各地客戶的通信請求。因此鲜锚，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址突诬。ⅲ.一般需要強大的硬件和高級的操作系統(tǒng)支持。
客戶和服務(wù)器的通信關(guān)系建立后芜繁，它們都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)攒霹，通信雙向。
⑵對等連接方式（P2P）
指兩個主機在通信時不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方或提供方浆洗，只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P軟件）催束，它們就可以進行平等、對等連接通信伏社。雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔（P2P文件共享）抠刺。
對等連接方式本質(zhì)上是客戶服務(wù)器方式塔淤，只是每一個主機既是客戶又是服務(wù)器。
2.因特網(wǎng)的核心部分
起特殊作用的是路由器（router）速妖，它是實現(xiàn)分組交換（packet switching）的關(guān)鍵構(gòu)件高蜂，任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組（最重要的功能）。為清楚分組交換罕容，需要先了解電路交換备恤。
①電路交換（circuit switching）
交換就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。例如：一個交換機可連接多個電話锦秒，電話先有撥號建立連接露泊，通過交換機到達被叫用戶所連接的交換機后，呼叫完成旅择，這樣從主叫端到被叫端建立了一條連接（物理通路）惭笑，這條連接占用了雙方通話所需的通信資源，這些資源在雙方通信時不會被其他用戶占用生真，這樣雙方才能互相通電話沉噩，才使電路交換對端到端的通信質(zhì)量有了可靠的保證。通話完畢掛機后柱蟀，掛機信令告訴交換機川蒙，使交換機釋放物理通路（歸還占用的通信資源）。這種必須經(jīng)過“建立連接（占用通信資源）→通話（一直占用通信資源）→釋放連接（歸還通信資源）”三個步驟的交換方式稱為電路交換长已。
特點：通話時間內(nèi)畜眨，兩用戶一直占用端到端的通信資源。
缺點：線路傳輸效率很低痰哨。因為計算機數(shù)據(jù)是突發(fā)式地出現(xiàn)在傳輸線路上胶果，因此線路上真正用來傳送數(shù)據(jù)的時間往往不到10％甚至低于1％匾嘱。實際上斤斧，已被占用的通信線路絕大部分是空閑的，這樣浪費了資源霎烙。
②分組交換（packet switching）
采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)撬讽。把要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文（message）。發(fā)送之前悬垃，把較長報文劃分為一個個更小的等長數(shù)據(jù)段游昼，在每一個數(shù)據(jù)段前，加上一些必要的控制信息組成的首部（header尝蠕，也稱包頭）后烘豌，就構(gòu)成了一個分組（packet，也稱包）看彼。分組是在因特網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)單元廊佩∏艟郏“首部”包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，所以每一個分組能在因特網(wǎng)中獨立地選擇傳輸路徑标锄。
解釋圖a：因特網(wǎng)核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來的路由器組成（高速鏈路相連接）顽铸，主機在邊緣部分（低速鏈路相連接）。
主機和路由器都是計算機料皇，但作用不同谓松。主機是為用戶進行信息處理的，并和其他主機通過網(wǎng)絡(luò)交換信息践剂。路由器是轉(zhuǎn)發(fā)分組的鬼譬，收到一個分組就存儲起來，檢查首部舷手，查找轉(zhuǎn)發(fā)表拧簸，按照首部中的目的地址，找到合適接口轉(zhuǎn)發(fā)出去，把分組交給下一個路由器洪燥。這樣最終把分組交到目的主機从隆。各路由器之間必須經(jīng)常交換彼此掌握的路由信息，以便創(chuàng)建和維持在路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)表牺六，使得轉(zhuǎn)發(fā)表能夠在整個網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化時及時更新。
解釋圖b：
路由器暫時存儲的是一個個短分組汗捡，而不是整個長報文淑际。短分組是暫時存在路由器的存儲器中而不是存儲在磁盤中，這就保證了較高的交換速率扇住。
優(yōu)點：①高效春缕。在分組傳輸?shù)倪^程中動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信線路是逐段占用艘蹋。②靈活锄贼。為每一個分組獨立地選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由。③迅速女阀。以分組作為傳送單位宅荤，可以不先建立連接就能向其他主機發(fā)送分組。④可靠浸策。保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議冯键；分布式多路由的分組交換網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性庸汗。
缺點：①分組在各路由器存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊惫确，這就會造成一定的時延。②分組交換不能像電路交換那樣通過建立連接來保證通信時所需的各種資源，因而無法確保通信時端到端所需的帶寬改化。③各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定的開銷（overhead）昧诱。整個分組交換網(wǎng)還需要專門的管理和控制機制。
③電路交換所袁、報文交換盏档、分組交換比較
電路交換：整個報文的比特流連續(xù)地從源點直達終點，好像在一個管道中傳送燥爷。
報文交換：整個報文先傳送到相鄰結(jié)點蜈亩，全部存儲下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點前翎。
分組交換：單個分組（這只是整個報文的一部分）傳送到相鄰結(jié)點稚配，存儲下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點港华。
若要連續(xù)傳送大量的數(shù)據(jù)道川，且其傳送時間遠大于連接建立時間，則電路交換的傳輸速率較快立宜。報文交換和分組交換不需要預(yù)先分配傳輸帶寬冒萄，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)時可提高整個網(wǎng)絡(luò)的信道利用率。由于一個分組的長度遠小于整個報文的長度橙数，因此分組交換比報文交換的時延小尊流，同時也具有更好的靈活性。
四灯帮、計算機網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展
廣域網(wǎng)：鐵道部在1980年即開始進行計算機聯(lián)網(wǎng)實驗崖技，1989年11月我國第一個公用分組交換網(wǎng)CNPAC建成運行。20世紀(jì)80年3代后期钟哥，公安迎献、銀行、軍隊相繼有了各自的專用計算機廣域網(wǎng)腻贰。
局域網(wǎng)：20世紀(jì)80年代起吁恍，安了局域網(wǎng)。價格便宜银受，其所有權(quán)和使用權(quán)都屬于本單位践盼，因此便于開發(fā)鸦采、管理宾巍、維護。
1994年4月20日渔伯，我國用64kb/s專線正式進入因特網(wǎng)顶霞。從此，我國被國際上正式承認為接入因特網(wǎng)的國家。同年5月中國科學(xué)院高能物理研究所設(shè)立了我國的第一個萬維網(wǎng)服務(wù)器选浑。同年9月中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHINANET正式啟動蓝厌。
五、計算機網(wǎng)絡(luò)的類別
1.計算機網(wǎng)絡(luò)的定義
未統(tǒng)一古徒，簡單定義是：一些互相連接的拓提、自治的計算機的集合。
“計算機通信”和“數(shù)據(jù)通信”乘肀欤混用代态。前者強調(diào)通信的主體是計算機中運行的程序（在傳統(tǒng)的電話通信中通信的主體是人），后者強調(diào)通信的內(nèi)容是數(shù)據(jù)疹吃。
2.幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)
⑴不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)
ⅰ.廣域網(wǎng)WAN（wide area network）
也稱遠程網(wǎng)蹦疑，作用范圍幾十到幾千公里，能跨越國家萨驶，是因特網(wǎng)的核心部分歉摧。任務(wù)是通過長距離運送主機發(fā)送的數(shù)據(jù)。連接廣域網(wǎng)各結(jié)點交換機的鏈路一般是高速鏈路腔呜，具有較大的通信容量叁温。
ⅱ.域域網(wǎng)MAN（metropolitan area network）
作用范圍一個城市，5～50km核畴。用來將多個局域網(wǎng)互連券盅，目前很多域域網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)技術(shù)，因此有時也常并入局域網(wǎng)的范圍進行討論膛檀。
ⅲ.局域網(wǎng)LAN（local area network）
一般用微型計算機或工作站通過高速通信線路相連锰镀。一個學(xué)校或企業(yè)大都擁有許多個互連的局域網(wǎng)（稱為校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)）咖刃。
ⅳ.個人區(qū)域網(wǎng)PAN（personal area network）
是在個人工作地方把屬于個人使用的電子設(shè)備（如便攜式電腦等）用無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)泳炉，因此也常稱為無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN（wireless PAN），范圍10米左右嚎杨。
若中央處理器之間的距離非常近（1m之內(nèi)）花鹅，則一般就稱之為多處理機系統(tǒng)而不稱它為計算機網(wǎng)絡(luò)。
⑵不同使用者的網(wǎng)絡(luò)
ⅰ.公用網(wǎng)（public network）
也稱公眾網(wǎng)枫浙，是指電信公司（國有或私有）出資建造的網(wǎng)絡(luò)刨肃。所有愿意按電信公司的規(guī)定交納費用的人都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)。
ⅱ.專用網(wǎng)（private network）
是指某個部門為本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)箩帚，不向本單位以外的人提供服務(wù)真友，如軍隊、鐵路紧帕、電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用網(wǎng)盔然。
⑶用來把用戶接入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)
這種網(wǎng)絡(luò)就是接入網(wǎng)AN（access network）桅打，又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。其本身既不屬于因特網(wǎng)的核心部分愈案，也不屬于因特網(wǎng)的邊緣部分挺尾。實際上，由ISP（1.2.2節(jié)有說到）提供的接入網(wǎng)只是起到讓用戶能夠與因特網(wǎng)連接的“橋梁”作用站绪。最近遭铺，有多種帶寬接入技術(shù)（2.6節(jié)討論）。
六恢准、計算機網(wǎng)絡(luò)的性能
1.計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)
⑴速率
我們知道掂僵，計算機發(fā)送出的信號都是數(shù)字形式的。比特（bit顷歌，binary digit锰蓬，一個比特就是二進制數(shù)字中的1或0）是計算機中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位眯漩。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的速率指的是連接在計算機網(wǎng)絡(luò)上的主機在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率芹扭，也稱為數(shù)據(jù)率（data rate）或比特率（bit rate）。單位：b/s赦抖、bps（bit per second）舱卡、kb/s、Mb/s队萤、Gb/s轮锥、Tb/s。
單位記法不嚴(yán)格要尔，如100M以太網(wǎng)舍杜，意思是速率為100Mb/s的以太網(wǎng)。
上述速率指額定速率或標(biāo)稱速率赵辕。
⑵帶寬（bandwidth）
有兩種含義：
ⅰ.某個信號具有的頻帶寬度既绩。信號的帶寬指該信號所包含的各種不同頻率成份所占據(jù)的頻率范圍。例如还惠，傳統(tǒng)通信線路上傳送的電話信號的標(biāo)準(zhǔn)帶寬是3.1kHz饲握，單位是赫（或千赫、兆赫蚕键、吉赫等）救欧。在過去很長一段時間內(nèi)，通信的主干線路傳送的是模擬信號（即連續(xù)變化的信號）锣光。因此笆怠，表示通信線路允許通過的信號頻帶范圍就稱為線路的帶寬（或通頻帶）。
ⅱ.在計算機網(wǎng)絡(luò)中嫉晶，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力骑疆，因此網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。單位是“比特每秒”替废、b/s箍铭、kb/s等。
⑶吞吐量（throughput）
表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道椎镣、接口）的數(shù)據(jù)量诈火。
更經(jīng)常用于對現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量，以便知道實際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)状答。顯然冷守，吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或額定速率的限制。例如惊科，100Mb/s的以太網(wǎng)拍摇，其額定速率是100Mb/s，那么這個數(shù)值也是該以太網(wǎng)的吞吐量的絕對上限值馆截。有時充活，吞吐量還可以用每秒傳送的字節(jié)數(shù)或幀數(shù)來表示。
⑷時延（delay,latency）
是指數(shù)據(jù)（一個報文或分組蜡娶，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間混卵。有時也稱延遲或遲延。
ⅰ.發(fā)送時延（transmission delay）
是主機或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間窖张，也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起幕随，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。也稱傳輸時延宿接。
發(fā)送時延=數(shù)據(jù)幀長度（b）/信道帶寬（b/s）
ⅱ.傳播時延（propagation delay）
是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費的時間赘淮。
傳播時延=信道長度（m）/電磁波在信道上的傳播速率（m/s）
電磁波在自由空間的傳播速率是光速3.0*10^5，在網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體中的傳播速率略低一些睦霎。
注意：發(fā)送時延發(fā)生在機器的內(nèi)部的發(fā)送器中（一般是網(wǎng)絡(luò)適配器中拥知，見3.3.1節(jié)），而傳播時延發(fā)生在機器外部的傳輸信道媒體上碎赢。
ⅲ.處理時延
主機或路由器在收到分組時要花費一定的時間進行處理低剔，例如分析分組的首部、從分組中提取數(shù)據(jù)部分肮塞、進行差錯檢驗或者找適當(dāng)?shù)穆酚善鞯鹊取?/p>
ⅳ.排隊時延
分組在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸時襟齿，要經(jīng)過許多的路由器。但分組在進入路由器后要先在輸入隊列中排隊等待處理枕赵。在路由器確定了轉(zhuǎn)發(fā)接口后猜欺，還要在輸出隊列中排隊等待轉(zhuǎn)發(fā)。這就產(chǎn)生了排隊時延拷窜。排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時的通信量开皿。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的通信量很大時涧黄，會發(fā)生隊列溢出，使分組丟失赋荆，這相當(dāng)于排隊時延為無窮大笋妥。
總時延=發(fā)送時延＋傳播時延＋處理時延＋排隊時延
一般，小時延網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)于大時延網(wǎng)絡(luò)窄潭。有時春宣，一個低速率、小時延的網(wǎng)絡(luò)很可能要優(yōu)于一個高速率但大時延的網(wǎng)絡(luò)嫉你。
必須指出月帝，在總時延中，那種時延占主導(dǎo)地位幽污，必須具體分析嚷辅。
當(dāng)計算機網(wǎng)絡(luò)中的通信量很大時，網(wǎng)絡(luò)中的許多路由器的處理時延和排隊時延將會大大增加距误，因而這兩種時延占主要成分潦蝇，這時整個網(wǎng)絡(luò)的性能就變壞了。
強調(diào)：1.對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路深寥，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率攘乒。荷載信息的電磁波在通信線路上的傳播速率（這是光速的數(shù)量級）與數(shù)據(jù)的發(fā)送速率并無關(guān)系。提高數(shù)據(jù)的發(fā)送速率只是減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延惋鹅。
2.數(shù)據(jù)的發(fā)送速率單位是每秒發(fā)送多少個比特则酝，是指某個點或某個接口上的發(fā)送速率。而傳播速率的單位是每秒傳播多少公里闰集，是指傳輸線路上比特的傳播速率沽讹。
ⅴ.時延帶寬積
=傳播時延*帶寬
例如，某段鏈路的傳播時延為20ms武鲁，帶寬為10Mb/s爽雄。算出時延寬帶積=20*10^—3*10*10^6=2*10^5bit，這就表示沐鼠，若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)挚瘟，則在發(fā)送的第一個比特即將到達終點時，發(fā)送端就已經(jīng)發(fā)送了20萬個比特饲梭，而這20萬個比特都正在鏈路上向前移動乘盖。因此，鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度憔涉。
管道中的比特數(shù)表示從發(fā)送端發(fā)出的但尚未達到接收端的比特订框。對于一條正在傳送數(shù)據(jù)的鏈路，只有在代表鏈路的管道都充滿比特時兜叨，鏈路才得到充分的利用穿扳。
ⅵ.往返時間RTT（round—trip time）
表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始衩侥，到發(fā)送方收到來自接收方的確認（接收方收到數(shù)據(jù)后便立即發(fā)送確認），總共經(jīng)歷的時間矛物。
上述例子中茫死，往返時間RTT是40ms。在互聯(lián)網(wǎng)中泽谨，往返時間還包括各中間結(jié)點的處理時延璧榄、排隊時延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時的發(fā)送時延特漩。
顯然吧雹，往返時延與所發(fā)送的分組長度有關(guān)。發(fā)送很長的數(shù)據(jù)塊的往返時間涂身，應(yīng)當(dāng)比發(fā)送很短的數(shù)據(jù)塊的往返時間要多一些雄卷。
往返時間帶寬積的意義是：當(dāng)發(fā)送方連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，即使能夠及時收到對方的確認蛤售，但已經(jīng)將許多比特發(fā)送到鏈路上了丁鹉。
ⅶ.利用率
有信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）悴能。完全空閑的信道的利用率是零揣钦。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。
信道利用率并非越高越好漠酿。類似于高速公路冯凹，車多時有時延。網(wǎng)絡(luò)通信量少時炒嘲，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的時延不大宇姚；多時，由于分組在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點（路由器或結(jié)點交換機）進行處理時需要排隊等候夫凸，因此網(wǎng)絡(luò)引起的時延就會增大浑劳。
D0—網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延
D—網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延
U—網(wǎng)絡(luò)的利用率
D=D0/（1—U）
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率打到其容量的1/2時，時延加倍夭拌。利用率接近1時魔熏，網(wǎng)絡(luò)時延無窮大。即：信道或網(wǎng)絡(luò)利用率過高會產(chǎn)生非常大的時延鸽扁。
因此道逗，一些擁有較大主干網(wǎng)的ISP通常控制他們的信道利用率不超過50%献烦，如果超過了就要準(zhǔn)備擴容滓窍，增大線路的帶寬。
2.計算機網(wǎng)絡(luò)的非性能特征
⑴費用
網(wǎng)絡(luò)速率越高巩那，價格越高吏夯。
⑵質(zhì)量
網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量取決于網(wǎng)絡(luò)中所有構(gòu)件的質(zhì)量此蜈，以及這些構(gòu)件是怎樣組成網(wǎng)絡(luò)的。網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量影響到網(wǎng)絡(luò)的可靠性噪生、網(wǎng)絡(luò)管理的簡易性裆赵、網(wǎng)絡(luò)性能。但網(wǎng)絡(luò)性能與質(zhì)量不是一回事跺嗽，有些性能好點的網(wǎng)絡(luò)战授，質(zhì)量不行，用不了多久就出現(xiàn)故障桨嫁。
⑶標(biāo)準(zhǔn)化
硬件和軟件的設(shè)計可按國際標(biāo)準(zhǔn)植兰，也可按特定的專用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。最好用國際標(biāo)準(zhǔn)璃吧，這樣更容易升級換代和維修楣导，技術(shù)上也能得到支持。
⑷可靠性
與質(zhì)量和性能有關(guān)系畜挨。速率更高的網(wǎng)絡(luò)的可靠性不一定會更差筒繁。但速率更高的網(wǎng)絡(luò)要可靠地運行，則往往更加困難巴元，同時所需的費用也會較高毡咏。
⑸可擴展性和可升級性
擴展—規(guī)模擴大。升級—性能和版本的提高逮刨。性能越高呕缭，擴展費用也越高，難度大禀忆。
⑹易于管理和維護
沒有很好管理和維護臊旭，很難達到和保持所設(shè)計的性能。
七箩退、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
1.計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成
相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行离熏。
早在最初的ARPANET設(shè)計時，提出了分層戴涝，可將大問題轉(zhuǎn)化為若干個小問題滋戳，這樣容易研究和處理。
1974年啥刻，美國的IBM宣布了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（system network architecture）奸鸯。
不同網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后，使用同一個公司生產(chǎn)的各種設(shè)備能夠很容易地相互連成網(wǎng)可帽。這樣娄涩，有利于造成壟斷。
然而，全球經(jīng)濟的發(fā)展需要交換信息蓄拣。為使不同體系結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)都能互連扬虚，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題，提出了開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM（open system interconnection reference model）球恤，簡稱OSI辜昵。只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個系統(tǒng)可以和位于世界上任何地方的也遵循這個標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)通信咽斧。它把與互連無關(guān)的部分除外堪置，只考慮與互連有關(guān)的那些部分。所以O(shè)SI/RM是抽象的概念张惹。1983年有了ISO 7498國際標(biāo)準(zhǔn)舀锨，也就是所謂的七層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。
OSI想全世界的計算機網(wǎng)絡(luò)都遵循這個統(tǒng)一的規(guī)律诵叁。20世紀(jì)80年代雁竞，大家紛紛表示支持OSI钦椭。然而到了20世紀(jì)90年代初期拧额，因特網(wǎng)已搶先在全世界覆蓋了相當(dāng)大的范圍，而與此同時卻幾乎找不到有什么廠家生產(chǎn)出符合OSI標(biāo)準(zhǔn)的商用產(chǎn)品彪腔。結(jié)論：OSI只獲得了一些理論的研究成果侥锦，但在市場化方面OSI則事與愿違地失敗了。因特網(wǎng)并未用OSI標(biāo)準(zhǔn)德挣。
OSI失敗原因：專家缺乏經(jīng)驗無商業(yè)驅(qū)動力恭垦，協(xié)議實現(xiàn)復(fù)雜且運行效率低，標(biāo)準(zhǔn)制定周期長使得OSI標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無法及時進入市場格嗅，層次劃分不合理（有些功能在多個層次中重復(fù)出現(xiàn)）番挺。
TCP/IP稱為是事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)。
2.協(xié)議與劃分層次
規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題屯掖。這里的同步是廣義的玄柏，即在一定條件下應(yīng)當(dāng)發(fā)生什么事件。因而同步含有時序的意思贴铜。這些為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則粪摘、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（network protocol）。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素：①語法（數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式）②語義（需要發(fā)出何種控制信息绍坝，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)）③同步（事件實現(xiàn)順序的詳細說明）徘意。
協(xié)議兩種不同形式：一種是使用便于人來閱讀和理解的文字描述，另一種是使用讓計算機能夠理解的程序代碼轩褐。都必須能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上信息交換過程做出精確的解釋椎咧。
分層好處：①各層獨立，復(fù)雜下降把介。②靈活性好勤讽。任何一層發(fā)生變化竹宋，只要層間接口關(guān)系保持不變，則在這層以上或以下各層均不受影響地技。③結(jié)構(gòu)上可分割開蜈七。④易于實現(xiàn)和維護。⑤能促進標(biāo)準(zhǔn)化工作莫矗，因為每一層的功能及其所提供的服務(wù)都已有了精確的說明飒硅。
各層功能（包含一種或多種）：①差錯控制，使得和網(wǎng)絡(luò)對等端的相應(yīng)層次的通信更加可靠作谚。②流量控制三娩，使得發(fā)送端的發(fā)送速率不要太快，要使接收端來得及接收妹懒。③分段和重裝雀监，發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊劃分為更小的單位，在接收端將其還原眨唬。④復(fù)用和分用会前，發(fā)送端幾個高層會話復(fù)用一條低層的連接，在接收端再進行分明匾竿。⑤連接建立和釋放瓦宜，交換數(shù)據(jù)前先建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后釋放連接岭妖。
分層缺點：有些功能在不同層次中重復(fù)出現(xiàn)临庇，因而有了額外開銷。
網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（architecture）：是這個計算機網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)件所完成的功能的精確定義昵慌。功能如何完成假夺，是一個遵循這種體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)（implementation）的問題。
體系結(jié)構(gòu)是抽象的斋攀，而實現(xiàn)是具體的已卷，是真正在運行的計算機硬件和軟件。
3.具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)
⑴應(yīng)用層（application layer）
最高層蜻韭，直接為用戶的應(yīng)用進程提供服務(wù)悼尾。這里進程指正在運行著的程序。應(yīng)用層協(xié)議很多肖方，如支持萬維網(wǎng)應(yīng)用的http協(xié)議闺魏，支持電子郵件的smtp協(xié)議，支持文件傳輸?shù)膄tp協(xié)議等等俯画。
⑵運輸層（transport layer）
負責(zé)向兩個主機中進程之間的通信提供服務(wù)析桥。由于一個主機可同時運行多個進程，因此運輸層有復(fù)用和分用的功能。復(fù)用就是多個應(yīng)用層進程可同時使用下面運輸層的服務(wù)泡仗，分用則是運輸層把收到的信息的分別交付給上面應(yīng)用層的相應(yīng)的進程埋虹。
運輸層主要使用兩種協(xié)議：
ⅰ.傳輸控制協(xié)議TCP（transport control protocol）
面向連接的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇?b>報文段（message）娩怎，能夠提供可靠的支付搔课。
ⅱ.用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP（user datagram protocol）
無連續(xù)的，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇?b>用戶數(shù)據(jù)報截亦，不保證提供可靠的交付爬泥，只能提供“盡最大努力交付（best—effort delivery）”。
⑶網(wǎng)絡(luò)層（network layer）
負責(zé)為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務(wù)崩瓤。在發(fā)送數(shù)據(jù)時袍啡。網(wǎng)絡(luò)層把運輸層產(chǎn)生的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中却桶，由于網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議境输，因此分組也叫做IP數(shù)據(jù)報，簡稱數(shù)據(jù)報颖系。
還負責(zé)選擇合適的路由嗅剖，使源主機運輸層所傳下來的分組，能夠通過網(wǎng)絡(luò)中的路由器找到目的主機集晚。
因特網(wǎng)由大量的異構(gòu)（heterogeneous）網(wǎng)絡(luò)通過路由器（rounter）相互連接起來窗悯。因特網(wǎng)主要網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是無連接的網(wǎng)際協(xié)議IP（internet protocol）和許多種路由選擇協(xié)議区匣。因此因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層也叫做網(wǎng)際層或IP層偷拔。
⑷數(shù)據(jù)鏈路層（data link layer）
兩個主機之間的數(shù)據(jù)傳輸，是一段一段的鏈路上傳送亏钩，也就是說莲绰，相鄰結(jié)點之間（主機和路由器之間或者兩個路由器之間）傳送數(shù)據(jù)是直接傳送的（點對點）。這時需要鏈路層的協(xié)議姑丑。
傳送數(shù)據(jù)時蛤签，鏈路層將網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀（framing），在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上“透明”地傳送幀（frame）中的數(shù)據(jù)栅哀。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息（如同步信息震肮、地址信息、差錯控制等）留拾。典型的幀長是幾百字節(jié)到一千多字節(jié)戳晌。
“透明”是指：某一個實際存在的事物看起來好像不存在一樣，表示無論什么樣的比特組合的數(shù)據(jù)都能通過這個數(shù)據(jù)鏈路層痴柔。因此沦偎，對所傳送的數(shù)據(jù)來說，看不見鏈路層。
接收數(shù)據(jù)時豪嚎，控制信息使接收端能夠檢測到所收到的幀中有無差錯搔驼，如果有，鏈路層就丟棄這個出了差錯的幀侈询，以免繼續(xù)傳送下去白白浪費網(wǎng)絡(luò)資源舌涨，如果需要改正錯誤，則由運輸層的TCP協(xié)議來完成扔字。
⑸物理層（physical layer）
任務(wù)是透明地傳送比特流泼菌。也就是說發(fā)送1接收1而不是0。哪幾個比特代表什么意思就不管了啦租。傳遞信息用的物理媒體哗伯，在物理層協(xié)議的下面而不是協(xié)議之內(nèi)，因此有人稱物理媒體為第0層篷角。
圖解釋：物理層由于是比特流的傳送焊刹，所以不再加上控制信息。請注意恳蹲，傳送比特流時應(yīng)從首部開始傳送虐块。
對等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（protocol data unit）。
4.實體嘉蕾、協(xié)議贺奠、服務(wù)和服務(wù)訪問點
實體（entity）：任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。
協(xié)議：控制兩個對等實體（或多個實體）進行通信的規(guī)則的集合错忱。
在協(xié)議控制下儡率，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要使用本層協(xié)議以清，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)儿普。
協(xié)議和服務(wù)區(qū)別：①協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)，使用本層服務(wù)的實體只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議掷倔。下面的協(xié)議對上面的實體是透明的眉孩。②協(xié)議是“水平”的，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則勒葱，但服務(wù)是“垂直”的浪汪，是由下層向上層通過層間接口提供的。另外凛虽，并非在一個層內(nèi)完成的全部功能都叫服務(wù)死遭，只有那些被高層實體“看得見”的功能才能稱為服務(wù)。上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令涩维，這些命令在OSI中稱為服務(wù)原語殃姓。
在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互（即交換信息）的地方袁波，通常稱為服務(wù)訪問點SAP（service access point，抽象概念蜗侈，類似于郵政信箱）篷牌。OSI把層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（service data unit），它可以和PDU不一樣踏幻。例如枷颊，多個SDU可合成一個PDU，也可以是一個SDU劃分為幾個PDU该面。
注意：協(xié)議必須把不利條件估計到夭苗，而不能假定一切都是非常理想的「糇海看協(xié)議是否正確题造，得非常仔細地檢查這個協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況。
5.TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)
解釋圖：路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時最高只用到網(wǎng)絡(luò)層而沒有使用運輸層和應(yīng)用層猾瘸。
解釋圖：特點兩頭大中間小界赔。表明TCP/IP協(xié)議可以為各式各樣的應(yīng)用提供服務(wù)（everything over IP），也允許IP協(xié)議在各式各樣的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)上運行（IP over everything）牵触。
