计算机网络期末复习（第一章 计算机网络概述）
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第一章 计算机网络概述 复习总结
一、计算机网络是什么
1. 基本定义
计算机网络可以理解为：
把分散的计算机、服务器、终端设备通过通信设备和通信线路连接起来，
实现资源共享和信息传递的系统。
2. 两个核心目标
计算机网络的两个核心目标：
资源共享
信息传递
3. 常见例子
例如：
- 浏览网页
- QQ/微信聊天
- 下载文件
- 在线游戏
- 云盘同步
- 访问服务器
这些本质上都依赖：
计算机网络
二、互联网的组成
互联网可以理解为：
资源子网 + 通信子网
这是第一章高频考点。
1. 资源子网
资源子网负责：
提供资源共享
也就是网络中真正：
提供服务、使用服务
的部分。
常见设备
- 主机
- 服务器
- 工作站
- 手机
- 打印机
- 数据库服务器
- 文件服务器
记忆口诀
资源子网 = 真正干活、提供资源的设备
举例
- Web 服务器提供网页
- 数据库服务器提供数据
- 用户电脑访问网页
- 手机访问应用服务
2. 通信子网
通信子网负责：
提供连通性
也就是负责把数据从一个地方送到另一个地方。
常见设备
- 路由器
- 交换机
- 集线器
- 中继器
- 通信链路
- 传输线路
记忆口诀
通信子网 = 帮数据跑路的设备
举例
- 路由器负责选路
- 交换机负责局域网转发
- 光纤负责传输信号
3. 资源子网与通信子网的判断
判断方法：
提供资源 → 资源子网
转发数据 → 通信子网
对照表
| 设备 | 所属 |
|---|---|
| 主机 | 资源子网 |
| 服务器 | 资源子网 |
| 数据库服务器 | 资源子网 |
| 路由器 | 通信子网 |
| 交换机 | 通信子网 |
| 集线器 | 通信子网 |
| 通信链路 | 通信子网 |
记忆口诀
资源子网管资源
通信子网管运输
三、互联网与 ISP
1. ISP 的含义
ISP：
Internet Service Provider
即：
互联网服务提供商
2. 常见 ISP
例如：
- 中国电信
- 中国联通
- 中国移动
- CERNET 教育科研网
3. 互联网为什么叫网络的网络
互联网由多个 ISP 互联组成。
因此互联网也被称为：
网络的网络
4. 高频考点
ISP 可以互联
例如：
- 电信用户可以访问联通服务器
- 普通用户可以访问部分教育网资源
互联不等于所有资源开放
有些资源可能存在：
- 校园网限制
- IP 白名单
- 登录权限
- 防火墙限制
所以：
网络能连通 ≠ 所有资源都开放
四、C/S、B/S、P2P
1. C/S 方式
C/S：
Client / Server
即：
客户端 / 服务器
基本特点
客户端发起请求
服务器提供服务
常见例子
- 网络游戏
- 浏览网页
- 邮件服务
- 手机 App
高频考点
服务器通常：
先运行
客户端：
后连接
所以：
C/S 中客户端先运行
这个说法是错误的。
2. B/S 方式
B/S：
Browser / Server
即：
浏览器 / 服务器
常见例子
- Chrome 访问百度
- 浏览器访问教务系统
- 浏览器访问网盘
B/S 与 C/S 的关系
B/S 本质上属于 C/S。
可以记为：
B/S ⊂ C/S
所以：
浏览网页属于 C/S
这个说法是正确的。
3. P2P 方式
P2P：
Peer to Peer
即：
点对点
基本特点
- 节点地位平等
- 每个节点既能上传也能下载
- 每个节点既可以是客户端，也可以是服务器
典型例子
- BT 下载
- 迅雷部分机制
- WebRTC
优点
- 服务器压力小
- 资源越多速度可能越快
- 扩展性较好
缺点
- 管理困难
- 节点不稳定
- 安全性较差
高频考点
很多 P2P 系统仍然需要服务器辅助，例如：
- 登录
- NAT 穿透
- 节点发现
- 身份认证
因此：
P2P 本质上仍使用部分 C/S 思想
这个说法通常认为正确。
五、网络拓扑结构
1. 网络拓扑结构的含义
网络拓扑结构指：
网络中结点和链路的连接方式
2. 常见拓扑
常见网络拓扑包括：
- 总线型
- 星型
- 环型
- 树型
- 网状型
3. 高频考点
网络拓扑结构主要取决于：
通信子网
更准确地说，是：
通信链路与通信结点之间的连接关系
六、交换方式
计算机网络中常见的交换方式有三种：
电路交换
报文交换
分组交换
1. 电路交换
基本特点
电路交换的特点是：
通信前先建立专用线路
通信结束后释放线路
典型例子
传统电话网络
通信过程
电路交换通常经历：
建立连接
↓
数据传输
↓
释放连接
优点
- 实时性好
- 独占线路
- 通信过程中时延稳定
缺点
- 线路利用率低
- 不适合突发数据
- 建立连接需要时间
总时延公式
Tc = s + kd + x/b
其中：
s：建立连接时间
k：链路段数
d：每段传播时延
x：报文大小
b：发送速率
2. 报文交换
基本特点
报文交换的特点是：
整个报文作为整体进行存储转发
中间结点必须：
完整接收整个报文后才能转发
缺点
- 时延大
- 存储压力大
- 不适合实时通信
3. 分组交换
基本思想
分组交换是现代互联网的核心技术。
它的思想是：
将大报文拆成多个小分组传输
每个分组独立在网络中转发。
分组头通常包含
- 源地址
- 目的地址
- 序号
- 控制信息
优点
- 灵活
- 链路利用率高
- 支持突发数据
- 不需要独占线路
缺点
- 分组可能乱序
- 分组可能丢失
- 存在分组头开销
- 中间结点需要存储转发
七、分组交换时延
设：
x：报文大小
p：分组长度
b：发送速率
k：链路段数
d：每段传播时延
1. 分组数
n = x / p
2. 每个分组发送时延
p / b
3. 分组交换总时延
Tp = kd + x/b + (k - 1)p/b
含义：
kd：总传播时延
x/b：所有数据发送完所需时间
(k - 1)p/b：最后一个分组经过后续链路的存储转发时延
4. 忽略传播时延时
如果忽略传播时延，则：
T = (n + k - 1)p/b
这是高频公式。
5. 分组交换比电路交换快的条件
若：
Tp < Tc
可以推出：
s > (k - 1)p/b
含义：
当电路建立时间较大时，分组交换更快
八、网络性能指标
常见网络性能指标包括：
- 速率
- 带宽
- 吞吐率
- 时延
- RTT
- 时延带宽积
- 利用率
1. 速率
速率表示：
单位时间内传输的数据量
常用单位：
- bit/s
- Mbps
- Gbps
2. 带宽
带宽表示：
链路的最大传输能力
例如：
- 100Mbps 宽带
- 1Gbps 网卡
3. 吞吐率
吞吐率表示：
实际达到的数据传输量
影响吞吐率的因素
- 网络拥塞
- 路由路径
- 协议开销
- 服务器性能
4. 端到端吞吐率
端到端吞吐率由：
瓶颈链路
决定。
例如：
100Mbps → 1Gbps → 10Mbps
最终吞吐率为：
10Mbps
记忆口诀
木桶效应：短板决定整体吞吐率
九、时延
1. 总时延
总时延由四部分组成：
总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
2. 发送时延
发送时延表示：
数据全部推上链路所需时间
公式：
T = L / R
其中：
L：数据长度
R：发送速率
3. 传播时延
传播时延表示：
信号在链路中传播所需时间
公式：
T = 距离 / 传播速率
4. 处理时延
处理时延包括：
- 查路由表
- 检验首部
- 差错检测
5. 排队时延
排队时延表示：
分组在队列中等待转发的时间
网络越拥塞：
排队时延越大
十、RTT 往返时间
RTT：
Round Trip Time
表示：
数据从发送方到接收方，再返回发送方所需的时间
常见应用
RTT 常用于：
- ping
- TCP ACK
- 停止等待协议
十一、有效数据率
有效数据率公式：
有效数据率 = 有效数据量 / 总时间
注意
如果通信过程中需要等待 ACK，那么：
RTT 必须算入总时间
十二、时延带宽积
1. 公式
时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
单位：
bit
2. 物理意义
时延带宽积表示：
链路中可容纳的比特数量
也可以理解为：
链路上正在“飞”的比特数
3. 记忆口诀
带宽 = 路有多宽
传播时延 = 路有多长
时延带宽积 = 路上能同时容纳多少车
十三、信道利用率
1. 利用率含义
信道利用率表示：
信道被使用的程度
2. 利用率与时延关系
公式：
D = D0 / (1 - U)
其中：
D：当前时延
D0：空载时延
U：利用率
3. 高频结论
当：
U → 1
则：
D → ∞
即：
利用率接近 100% 时，时延会急剧增加
十四、单位换算
1. bit 与 Byte
1B = 8b
注意：
b = bit
B = Byte
2. 存储单位
1KB = 2^10B
1MB = 2^20B
1GB = 2^30B
3. 网络速率单位
1Mbps = 10^6 bit/s
1Gbps = 10^9 bit/s
记忆口诀
存储用 2
通信用 10
十五、Hz 与 bps
1. Hz
Hz 表示：
每秒变化多少次
也就是：
频率
2. bps
bps 表示：
每秒传输多少 bit
也就是：
数据传输速率
3. 注意
Hz ≠ bps
十六、常见选择题陷阱
1. B/S 与 C/S
浏览网页属于：
B/S
但 B/S 本质上属于 C/S。
所以：
浏览网页属于 C/S
这个说法正确。
2. C/S 谁先运行
正确说法：
服务器先运行
客户端后连接
3. P2P
P2P 中：
节点既是客户端也是服务器
4. 拓扑结构
网络拓扑结构主要取决于：
通信子网
5. 吞吐率
端到端吞吐率由：
瓶颈链路
决定。
6. 时延带宽积
时延带宽积单位是：
bit
意义是：
链路中可容纳的比特数
7. 利用率
利用率接近 100% 时：
时延急剧增加
十七、核心公式汇总
1. 发送时延
T = L / R
2. 传播时延
T = 距离 / 传播速率
3. 分组数
n = x / p
4. 分组交换总时延
Tp = kd + x/b + (k - 1)p/b
5. 忽略传播时延
T = (n + k - 1)p/b
6. 电路交换总时延
Tc = s + kd + x/b
7. 分组交换更快条件
s > (k - 1)p/b
8. 时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 × 带宽
9. 利用率与时延
D = D0 / (1 - U)
10. 有效数据率
有效数据率 = 有效数据量 / 总时间
十八、本章重要结论汇总
1. 互联网组成
互联网 = 资源子网 + 通信子网
2. 资源子网
负责资源共享
常见设备：
主机、服务器、工作站
3. 通信子网
负责提供连通性
常见设备：
路由器、交换机、集线器、通信链路
4. 交换方式
电路交换：先建立专用线路
报文交换：整个报文存储转发
分组交换：拆成多个分组存储转发
5. 现代互联网核心交换方式
分组交换
6. 端到端吞吐率
由瓶颈链路决定
7. 总时延
发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延
8. 时延带宽积
传播时延 × 带宽
意义：
链路中可容纳的比特数
9. 利用率
利用率越接近 1，时延越大
十九、本章考前速记
1. 两个核心目标
资源共享
信息传递
2. 互联网组成
资源子网 + 通信子网
3. C/S、B/S、P2P
C/S：客户端/服务器
B/S：浏览器/服务器，本质属于 C/S
P2P：节点既是客户端也是服务器
4. 三种交换方式
电路交换
报文交换
分组交换
5. 分组交换特点
拆分成小分组
存储转发
链路利用率高
可能乱序、丢失
6. 网络性能指标
速率
带宽
吞吐率
时延
RTT
时延带宽积
利用率
7. 单位换算
1B = 8b
1Mbps = 10^6 bit/s
1Gbps = 10^9 bit/s
8. 最容易错
B/S 属于 C/S
服务器通常先运行
拓扑结构主要取决于通信子网
吞吐率由瓶颈链路决定
利用率接近 100% 时，时延急剧增加
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