计算机网络和互联网
计算机网络：是由一些通用的、可编程的硬件互连而成。
互联网：由众多异构网络相互连接而成的计算机网络，是网络的网络。
特点
连通性：将用户终端彼此连通。 资源共享：信息共享、软件共享、硬件共享等。
计算机所产生的数据具有突发性，因此电话网的技术并不适用于构建计算机网络。 分组交换的研究工作奠定了互联网的基础。
互联网的发展
阶段1：从APRAnet的建立到关闭
阶段2：美国国家科学基金网NSFnet的建立到停止运作
阶段3：商业互联网的兴起和发展
互联网概况
连接到互联网的设备被称为主机或端系统
主机通过通信链路和分组交换机连接在一起。分组交换机被称为路由器。
互联网中，主机和路由器都被称为结点。
ISP为用户提供多种类型的网络接入。
每个ISP都管理着至少一个网络，ISP网络的规模可以是区域性、国家级甚至是国际范围。
大型ISP网络覆盖的地理范围在位置上可能重叠。位于相同城市的ISP可以将它们的网络连接到互联网交换点IXP，以方便交换流量。
网络边缘
网络边缘部分由所有连接在互联网上的主机以及接入网构成。网络边缘部分是用户直接使用的。
主机包括：个人计算机、服务器、超级计算机、智能手机、智能家电、智能可穿戴装备、网络摄像头、汽车以及各种网络传感器等。
接入网指将主机连接到其边界路由器的网络，边界路由器指进入互联网核心部分后的第一台路由器。
接入网包括：ADSL接入、光纤同轴混合网、FTTH接入、以太网接入、WiFi接入以及蜂窝移动接入等。
不同的接入网中使用了不同的传输介质。传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤以及自由空间等。
网络核心
网络核心部分由ISP网络、其他网络以及连接这些网络的路由器组成。网络核心部分是为网络边缘部分提供通信服务的。计算机网络采用分组交换方式，路由器是网络核心部分最重要的设备，是实现分组交换的关键构件，其作用是将收到的分组转发到另一个网络。
交换的引入
实现通信必须要有3个要素，即端系统、传输和交换。
在通信网络中有多种交换方式，电路交换、分组交换和报文交换是其中最典型的三种。
传统的电话网络采用电路交换方式； 计算机网络采用分组交换方式；分组交换包括两种方式：虚电路（Virtual Circuit，VC）方式和数据报（datagram）方式。 早期的电报网络采用报文交换方式。
从通信资源分配的角度来看，交换就是按照某种方式分配传输线路的资源。
分组交换网的性能
可以用如下指标衡量分组交换的性能：带宽；吞吐量；延迟；丢包率；利用率；延迟带宽积；
端到端延迟=处理延迟+排队延迟+发送延迟+传播延迟
分层、协议和服务
为了降低网络设计的复杂性，绝大多数网络都按照“分层”的方法进行设计，分层的设计方式具有灵活性好、耦合性低等优点，并且易于开发和维护，方便进行标准化工作。 在分层设计思想中，每一层都建立在下一层的基础之上，下层向上一层提供特定的服务。 对等层的双方之间的约定称为协议。
在互联网中，为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准和约定称为网络协议，简称为协议。
网络协议主要由以下三个要素组成： ① 语法：即数据与控制信息的格式； ② 语义：即控制信息的含义； ③ 同步：即事件顺序的详细说明。
各层所有协议的集合被称为协议栈或协议族。 任何发送或接收消息的硬件或软件进程称为实体。在不同主机上，相对应层次上的实体称为对等实体。 每层协议的实现都保证了向上层实体提供服务。
协议是水平方向的，控制着对等实体之间的信息交换； 服务是垂直方向的，控制着相邻层次实体之间的信息交换； 对等实体之间交换的数据单位通常称为协议数据单元PDU； 相邻层次实体之间交换的数据单位通常称为服务数据单元SDU。
互联网体系结构
层和协议的集合称为网络体系结构，TCP/IP协议族作为BSD Unix的一部分，随着Unix的流行，率先在全球范围成功地运行，成为了互联网上事实的国际标准。 互联网体系体系结构实际采用了五层协议栈。 应用层、传输层、互联网络层、数据链路层、物理层
应用层的功能和协议：主要任务：通过进程间的通信解决某一类应用问题。 常见协议：域名系统DNS；超文本传送协HTTP；动态主机配置协议DHCP；简单邮件传送协议SMTP等。 协议数据单元：报文。
传输层的功能和协议：主要任务：向应用进程提供端到端的通信服务。 常见协议：传输控制协议TCP：面向连接、可靠； 用户数据报协UDP：无连接、不可靠。 协议数据单元：TCP：报文段；UDP：用户数据报。
互联网络层的功能和协议：主要任务：向上层提供主机到主机的通信服务，包括路由选择和分组转发。 常见协议：互联网协议协议IP；互联网控制报文协议ICMP；互联网组管理协议IGMP；地址解析协议ARP等。 协议数据单元：IP：IP分组或IP数据报。
数据链路层的功能和协议：主要任务：向上层提供相邻结点间的通信服务，包括封装成帧、寻址、差错控制和介质访问控制等。 常见协议：以太网Ethernet协议、点对点PPP协议、无线局域网WLAN协议等。 协议数据单元：帧。
物理层的功能和协议：主要任务：透明的传输二进制数据流。 常见协议：与实际的传输介质相关，在不同的传输介质上定义了不同的物理层协议。 协议数据单元：码元。 一个码元可以理解为一个脉冲信号，一个码元可以携带一位信息，也可以携带多位信息，也允许多个码元一起携带一位信息。
逐层封装的过程发生在发送数据时，逐层解封的过程发生在接收数据时。 复用可以发生在多个层次，在每层都有不同类型的标识符，用于指明封装的信息属于上层哪一个协议。 复用的过程发生在封装时。分用的过程发生在解封时。
控制平面与数据平面
分组交换网络的操作涉及两种分组的处理：控制分组和数据分组。 控制分组携带的信息用来指导结点如何转发数据，而数据分组则包括用户程序要发送的数据。 控制平面最重要的功能是路由选择。此外还包括差错报告、系统配置和管理以及资源的分配等。 数据平面最重要的功能是分组转发。
IP地址
IP地址是一个32位的二进制数，为了便于书写和记忆，IP地址采用点分十进制记法表示。IP地址是互联网中使用的网络层地址，用来标识一台主机。连接到互联网的每台设备至少具有一个IP地址。
IP地址采用了分层（hierarchical）结构，即IP地址由与互联网特定层次结构对应的几部分构成。 IP地址包括两部分：网络部分和主机部分。
IP地址的编址方案经历了三个历史阶段： ① 有类别编址。将IP地址分为A、B、C、D、E五类，是最基本的编址方案，在1981年通过的RFC790中就包含了A、B、C类地址的相关规定。 ② 子网划分。是在有类别编址的基础上所作的改进，1985年通过的RFC950中包含了相关的规定。 ③ 无类别编址。基于无类别域间路由选择（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）的编址方案，是目前正在使用的编址方案。在1993年通过的RFC1519中提出后，很快就得到推广应用。2006年，RFC1519被RFC4632替换。
A、B、C类为单播地址； D类地址为多播地址； E类地址为保留地址。
子网划分将IP地址从两级编址方案扩展为三级编址方案，包括两种方式： 定长子网划分 可变长子网划分 子网划分的方法是从IP地址的主机号部分借用若干位作为子网号，这样，两级IP地址在本单位内部就变为三级IP地址。 互联网上的路由器仍然将网络号看作IP地址的网络部分； 单位的边界路由器和内部路由器将网络号+子网号记作网络地址，将网络地址看作IP地址的网络部分。 路由器根据IP地址的网络部分来转发分组。
A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0； B类地址的默认子网掩码为255.255.0.0； C类地址的默认子网掩码为255.255.255.0。
如果将一个网络划分为多个大小不同的子网，以适应多个子网具有不同数量主机的需求。这种子网划分方式称为可变长子网划分。
在可变长子网划分中，各子网的子网号部分长度不尽相同，因此其子网掩码的前缀长度也不尽相同，这种子网掩码称为可变长子网掩码（VLSM） 。
万维网
（World Wide Web，WWW）简称为Web，是一个大规模的、联机式的信息存储空间。万维网是一个分布式的超媒体系统，它是超文本系统的扩展。万维网应用通过统一资源定位符（URL）定位信息资源，通过超文本标记语言（HTML）描述信息资源，通过超文本传输协议（HTTP）传递信息资源。 URL、HTML和HTTP三个规范构成了万维网的核心构建技术，是支撑着万维网运行的基石。
