第一章：概述
1.1網際網路概述
計算機網絡定義：
計算機網絡主要是由一些通用的、可程式設計的硬體互連而成的，而這些硬體并非專門用來實作某一特定目的（例如，傳送資料或視訊信号）。這些可程式設計的硬體能夠用來傳送多種不同類型的資料，并能支援廣泛的和日益增長的應用。
重要的兩點：
1多種硬體 （包括：計算機，智能手機，智能傳感器等。）
1多種應用 （包括：資料、語音、視訊，以及今後可能出現的各種應用。）
計算機網絡的特點：
|
|
網絡的網絡
計算機網絡（簡稱為網絡）由若幹節點（ node ）和連接配接這些節點的鍊路（ link ）組成。網絡中的節點可以是計算機、集線器、交換機或路由器等。是以互連網是“網絡的網絡”( network of networks )。用一朵雲表示一個網絡的好處，就是可以先不考慮每一個網絡中的細節，而是集中精力讨論與這個互連網有關的一些問題。
當我們使用一朵雲來表示網絡時，可能會有兩種不同的情況。用雲表示的網絡已經包含了網絡中的計算機。但有時為了讨論問題的友善（例如，要讨論幾個計算機之間如何進行通信），也可以把有關的計算機畫在雲的外面。習慣上，與網絡相連的計算機常稱為主機（ host )。在互連網中不可缺少的路由器，是一種特殊的計算機（有中央處理器、存儲器、作業系統等），但不能稱為主機。
我們初步建立了下面的基本概念：網絡把許多計算機連接配接在一起，而互連網則把許多網絡通過一些路由器連接配接在一起。與網絡相連的計算機常稱為主機。
網際網路，特指 Internet，它起源于美國，是由數量極大的各種計算機網絡互連起來而形成的一個互連網絡。它采用 TCP/IP 協定族作為通信規則，是一個覆寫全球、實作全球範圍内連通性和資源共享的計算機網絡。
internet 和 Internet 的差別
1以小寫字母 “i” 開始的 internet（互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互連而成的網絡。
1以大寫字母 “I” 開始的的 Internet（網際網路或網際網路）則是一個專用名詞，它指目前全球最大的、開放的、由衆多網絡互相連接配接而成的特定計算機網絡，它采用 TCP/IP 協定族作為通信的規則，且其前身是美國的 ARPANET。
| 任意把幾個計算機網絡互連起來（不管采用什麼協定），并能夠互相通信，這樣構成的是一個互連網 (internet)，而不是網際網路 (Internet)。 |
網際網路基礎結構發展的三個階段
第一階段：從單個網絡 ARPANET 向網際網路發展的過程。
11983 年，TCP/IP 協定成為 ARPANET 上的标準協定，使得所有使用 TCP/IP 協定的計算機都能利用互連網互相通信。
1人們把 1983 年作為網際網路的誕生時間。
11990年，ARPANET 正式宣布關閉。
| 第二階段：建成了三級結構的網際網路。 1它是一個三級計算機網絡，分為主幹網、地區網和校園網（或企業網）。 | |
第三階段：逐漸形成了多層次 ISP 結構的網際網路。
1出現了網際網路服務提供者 ISP (Internet Service Provider)。
1任何機構和個人隻要向某個 ISP 交納規定的費用，就可從該 ISP 擷取所需 IP 位址的使用權，并可通過該 ISP 接入到網際網路。
1根據提供服務的覆寫面積大小以及所擁有的IP位址數目的不同，ISP 也分成為不同層次的 ISP：主幹 ISP、地區 ISP和本地 ISP。
随着網際網路上資料流量的急劇增長，人們開始研究如何更快地轉發分組，以及如何更加有效和更加經濟地利用網絡資源。于是，網際網路交換點 IXP ( Internet eXchange Point ）就應運而生了。
網際網路交換點 IXP 的主要作用就是：允許兩個網絡直接相連并交換分組，而不需要再通過第三個網絡來轉發分組。優點是：使網際網路上的資料流量分布更加合理，同時也減少了分組轉發的遲延時間，降低了分組轉發的費用。
現在許多 IXP 在進行對等交換分組時，都互相不收費。但本地 ISP 或地區 ISP 通過 IXP 向高層的 IXP 轉發分組時，則需要交納一定的費用。 IXP 的結構非常複雜。典型的 IXP 由一個或多個網絡交換機組成，許多 ISP 再連接配接到這些網絡交換機的相關端口上。 IXP 常采用工作在資料鍊路層的網絡交換機，這些網絡交換機都用區域網路互連起來。
網際網路的标準化工作
1.2網際網路的組成
從網際網路的工作方式上看，可以劃分為兩大塊：
1邊緣部分： 由所有連接配接在網際網路上的主機組成。這部分是使用者直接使用的，用來進行通信（傳送資料、音頻或視訊）和資源共享。
1核心部分：由大量網絡和連接配接這些網絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。
網際網路邊緣部分：連接配接在網際網路上的所有主機，又稱為端系統。
1小的端系統：個人電腦、智能手機、網絡攝像頭等。
1大的端系統：大型計算機（通常稱為伺服器）。
1擁有者：個人、機關或某個ISP。
端系統之間通信的含義
“主機 A 和主機 B 進行通信”實際上是指：“運作在主機 A 上的某個程式和運作在主機 B 上的另一個程式進行通信”。即“主機 A 的某個程序和主機 B 上的另一個程序進行通信”。簡稱為“計算機之間通信”。
端系統之間的通信方式通常可劃分為兩大類：
| 1客戶-伺服器方式（C/S方式） 即 Client/Server 方式，簡稱為 C/S 方式。 | 1對等方式（P2P方式） 即 Peer-to-Peer 方式 ，簡稱為 P2P 方式。 |
1客戶-伺服器方式
1客戶 (client) 和伺服器 (server) 都是指通信中所涉及的兩個應用程序。
1客戶-伺服器方式所描述的是程序之間服務和被服務的關系。
1客戶是服務的請求方，伺服器是服務的提供方。
| 服務請求方和服務提供方都要使用網絡核心部分所提供的服務。 |
客戶軟體的特點
1被使用者調用後運作，在打算通信時主動向遠地伺服器發起通信（請求服務）。是以，客戶程式必須知道伺服器程式的位址。
1不需要特殊的硬體和很複雜的作業系統。
伺服器軟體的特點
1一種專門用來提供某種服務的程式，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求。
1系統啟動後即自動調用并一直不斷地運作着，被動地等待并接受來自各地的客戶的通信請求。是以，伺服器程式不需要知道客戶程式的位址。
1一般需要強大的硬體和進階的作業系統支援。
| 客戶與伺服器的通信關系建立後，通信可以是雙向的，客戶和伺服器都可發送和接收資料。 |
1對等連接配接方式
1對等連接配接 (peer-to-peer，簡寫為 P2P ) 是指兩個主機在通信時并不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方。
1隻要兩個主機都運作了對等連接配接軟體 ( P2P 軟體) ，它們就可以進行平等的、對等連接配接通信。
1雙方都可以下載下傳對方已經存儲在硬碟中的共享文檔。
對等連接配接方式的特點
1對等連接配接方式從本質上看仍然是使用客戶伺服器方式，隻是對等連接配接中的每一個主機既是客戶又是伺服器。
1例如主機 C 請求 D 的服務時，C 是客戶，D 是伺服器。但如果 C 又同時向 F提供服務，那麼 C 又同時起着伺服器的作用。
| 對等連接配接工作方式可支援大量對等使用者（如上百萬個）同時工作。 |
網際網路的核心部分
1網絡核心部分是網際網路中最複雜的部分。
1網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的資料）。
1在網絡核心部分起特殊作用的是路由器 (router)。
1路由器是實作分組交換 (packet switching) 的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。
典型交換技術包括：
1電路交換
1分組交換
1封包交換等。
網際網路的核心部分采用了分組交換技術。
| 電路交換的主要特點 N 部電話機兩兩直接相連，需 N(N –1)/2 對電線。這種直接連接配接方法所需要的電線對的數量與電話機數量的平方（N²）成正比。 | |
| 使用交換機 當電話機的數量增多時，就要使用交換機來完成全網的交換任務。每一部電話都直接連接配接到交換機上，而交換機使用交換的方法，讓電話使用者彼此之間可以很友善地通信。 所采用的交換方式就是電路交換 (circuit switching)。 | |
“交換”的含義
“交換”(switching)的含義就是轉接 —— 把一條電話線轉接到另一條電話線，使它們連通起來。
從通信資源的配置設定角度來看，“交換”就是按照某種方式動态地配置設定傳輸線路的資源。
電路交換特點
1電路交換必定是面向連接配接的。
1電路交換分為三個階段：
1建立連接配接：建立一條專用的實體通路，以保證雙方通話時所需的通信資源在通信時不會被其他使用者占用；
1通信：主叫和被叫雙方就能互相通電話；
1釋放連接配接：釋放剛才使用的這條專用的實體通路（釋放剛才占用的所有通信資源）。
電路交換舉例
1A 和 B 通話經過四個交換機。
1通話在 A 到 B 的連接配接上進行。
電路交換特點
1計算機資料具有突發性。
1這導緻在傳送計算機資料時，通信線路的使用率很低（用來傳送資料的時間往往不到 10% 甚至不到 1% ）。
分組交換的主要特點
1分組交換則采用存儲轉發技術。
1在發送端，先把較長的封包劃分成較短的、固定長度的資料段。
1每一個資料段前面添加上首部構成分組 (packet)。
1假定分組在傳輸過程中沒有出現差錯，在轉發時也沒有被丢棄:
1接收端收到分組後剝去首部還原成封包;
1最後，在接收端把收到的資料恢複成為原來的封包。
分組交換的傳輸單元
1每一個分組的首部都含有位址（諸如目的位址和源位址）等控制資訊。
1分組交換網中的結點交換機根據收到的分組首部中的位址資訊，把分組轉發到下一個結點交換機。
1每個分組在網際網路中獨立地選擇傳輸路徑。
1用這樣的存儲轉發方式，最後分組就能到達最終目的地。
位于網絡邊緣部分的主機和位于網絡核心部分的路由器都是計算機，但它們的作用卻很不一樣。主機是為使用者進行資訊處理的，并且可以和其他主機通過網絡交換資訊。路由器則用來轉發分組，即進行分組交換。路由器收到一個分組，先暫時存儲一下，檢查其首部，查找轉發表，按照首部中的目的位址，找到合适的接口轉發出去，把分組交給下一個路由器。這樣一步一步地（有時會經過幾十個不同的路由器）以存儲轉發的方式，把組傳遞最終的目的主機。
各路由器之間必須經常交換彼此掌握的路由資訊，以便建立和動态維護路由器中的轉發表，使得轉發表能夠在整個網絡拓撲發生變化時及時更新。
當我們讨論網際網路的核心部分中的路由器轉發分組的過程時，往往把單個的網絡簡化成一條鍊路，而路由器成為核心部分的節點。下圖（b）這種簡化圖看起來可以更加突出重點，因為在轉發分組時最重要的就是要知道路由器之間是怎樣連接配接起來的。現在假定圖圖( b ）中的主機 H1向主機 H5發送資料。主機 H1 先将分組逐個地發往與它直接相連的路由器 A 。此時，除鍊路 H1 - A 外，其他通信鍊路并不被目前通信的雙方所占用。需要注意的是，即使是鍊路 H1 - A ，也隻是當分組正在此鍊路上傳送時才被占用。在各分組傳送之間的空閑時間，鍊路 H1 - A 仍可為其他主機發送的分組使用。
路由器 A 把主機 H 發來的分組放入緩存。假定從路由器 A 的轉發表中查出應把該分組轉發到鍊路 A - C 。于是分組就傳送到路由器 C 。當分組正在鍊路 A - C 傳送時，該分組并不占用網絡其他部分的資源。
路由器
1在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。
1路由器處理分組的過程是：
1把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；
1查找轉發表，找出到某個目的位址應從哪個端口轉發；
1把分組送到适當的端口轉發出去。
主機和路由器的作用不同
1主機是為使用者進行資訊處理的，并向網絡發送分組，從網絡接收分組。
1路由器對分組進行存儲轉發，最後把分組傳遞目的主機。
分組交換的優點
| 優點 | 所采用的手段 |
| 高效 | 在分組傳輸的過程中動态配置設定傳輸帶寬，對通信鍊路是逐段占用。 |
| 靈活 | 為每一個分組獨立地選擇最合适的轉發路由。 |
| 迅速 | 以分組作為傳送機關，可以不先建立連接配接就能向其他主機發送分組。 |
| 可靠 | 保證可靠性的網絡協定；分布式多路由的分組交換網，使網絡有很好的生存性。 |
分組交換帶來的問題
1分組在各結點存儲轉發時需要排隊，這就會造成一定的時延。
1分組必須攜帶的首部（裡面有必不可少的控制資訊）也造成了一定的開銷。
存儲轉發原理并非完全新的概念
1在 20 世紀 40 年代，電報通信也采用了基于存儲轉發原理的封包交換 (message switching)。
1封包交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等。現在封包交換已經很少有人使用了。
電路交換、封包交換與分組交換
1電路交換：整個封包的比特流連續地從源點直達終點，好像在一個管道中傳送。
1封包交換：整個封包先傳送到相鄰節點，全部存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個節點。
1分組交換：單個分組（這隻是整個封包的一部分）傳送到相鄰節點，存儲下來後查找轉發表，轉發到下一個節點。
三種交換的比較
1若要連續傳送大量的資料，且其傳送時間遠大于連接配接建立時間，則電路交換的傳輸速率較快。
1封包交換和分組交換不需要預先配置設定傳輸帶寬，在傳送突發資料時可提高整個網絡的信道使用率。
1由于一個分組的長度往往遠小于整個封包的長度，是以分組交換比封包交換的時延小，同時也具有更好的靈活性。
1.3計算機網絡在大陸的發展
11980 年，鐵道部開始進行計算機聯網實驗。
11989 年 11 月，大陸第一個公用分組交換網 CNPAC 建成運作。
11994 年 4 月 20 日，大陸用 64 kbit/s 專線正式連入網際網路，大陸被國際上正式承認為接入網際網路的國家。
11994 年 5 月，中國科學院高能實體研究所設立了大陸的第一個網際網路伺服器。
11994 年 9 月，中國公用計算機網際網路 CHINANET 正式啟動。
到目前為止，大陸陸續建造了基于網際網路技術的并能夠和網際網路互連的多個全國範圍的公用計算機網絡，其中規模最大的就是下面這五個：
1中國電信網際網路 CHINANET（也就是原來的中國公用計算機網際網路）
1中國聯通網際網路 UNINET
1中國移動網際網路 CMNET
1中國教育和科研計算機網 CERNET
1中國科學技術網 CSTNET
1中國教育和科研計算機網 CERNET (China Education and Research NETwork) 始建于 1994 年，是大陸第一個 IPv4 網際網路主幹網。
12004 年 2 月，大陸的第一個下一代網際網路 CNGI 的主幹網 CERNET2 試驗網正式開通，并提供服務。
1中國網際網路絡資訊中心 CNNIC (ChiNa Network Information Center) 每年兩次公布大陸網際網路的發展情況。
1.4計算機網絡的類别
計算機網絡的定義
計算機網絡的精确定義并未統一。
1較好的定義：
計算機網絡主要是由一些通用的、可程式設計的硬體互連而成的，而這些硬體并非專門用來實作某一特定目的（例如，傳送資料或視訊信号）。這些可程式設計的硬體能夠用來傳送多種不同類型的資料，并能支援廣泛的和日益增長的應用。
根據這個定義：
1計算機網絡所連接配接的硬體，并不限于一般的計算機，而是包括了智能手機等。
1計算機網絡并非專門用來傳送資料，而是能夠支援很多種的應用（包括今後可能出現的各種應用）。
| 請注意，上述的“可程式設計的硬體”表明這種硬體一定包含有中央處理機 (CPU)。 |
幾種不同類别的網絡
計算機網絡有多種類别。典型包括：
1按照網絡的作用範圍進行分類
1按照網絡的使用者進行分類
1用來把使用者接入到網際網路的網絡
1按照網絡的作用範圍進行分類
1廣域網 WAN (Wide Area Network)：作用範圍通常為幾十到幾千公裡。
1城域網 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距離約為 5~50 公裡。
1區域網路 LAN (Local Area Network) ：局限在較小的範圍（如 1 公裡左右）。
1個人區域網 PAN (Personal Area Network) ：範圍很小，大約在 10 米左右。
| 若中央處理機之間的距離非常近（如僅 1 米的數量級甚至更小些），則一般就稱之為多處理機系統，而不稱它為計算機網絡 |
1 按照網絡的使用者進行分類
1公用網 (public network)
按規定交納費用的人都可以使用的網絡。是以也可稱為公衆網。
1專用網 (private network)
為特殊業務工作的需要而建造的網絡。
| 公用網和專用網都可以提供多種服務。如傳送的是計算機資料，則分别是公用計算機網絡和專用計算機網絡。 |
1用來把使用者接入到網際網路的網絡
1接入網 AN (Access Network)，它又稱為本地接入網或居民接入網。
1接入網是一類比較特殊的計算機網絡，用于将使用者接入網際網路。
1接入網本身既不屬于網際網路的核心部分，也不屬于網際網路的邊緣部分。
1接入網是從某個使用者端系統到網際網路中的第一個路由器（也稱為邊緣路由器）之間的一種網絡。
1從覆寫的範圍看，很多接入網還是屬于區域網路。
1從作用上看，接入網隻是起到讓使用者能夠與網際網路連接配接的“橋梁”作用。
1.5計算機網絡的性能
計算機網絡的性能名額
計算機網絡的性能一般是指它的幾個重要的性能名額，主要包括：
1速率
1帶寬
1吞吐率
1時延
1時延帶寬積
1往返時間 RTT
1使用率
1.速率
1比特（bit）是計算機中資料量的機關，也是資訊論中使用的資訊量的機關。
1比特（bit）來源于 binary digit，意思是一個“二進制數字”，是以一個比特就是二進制數字中的一個 1 或 0。
1速率是計算機網絡中最重要的一個性能名額，指的是資料的傳送速率，它也稱為資料率 (data rate) 或比特率 (bit rate)。
1速率往往是指額定速率或标稱速率，非實際運作速率。
1速率的機關是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s等。例如4 * 1010 bit/s 的資料率就記為 40 Gbit/s
1注意與存儲容量的差別：
資料量的常用機關有位元組（byte，記為大寫B）、幹位元組（KB）、兆位元組（MB）、吉位元組（GB）以及太位元組（TB)。
2. 帶寬
兩種不同意義：
1“帶寬”(bandwidth) 本來是指信号具有的頻帶寬度（允許通過的最高頻率成分與最低頻率成分之差），其機關是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
1在計算機網絡中，帶寬用來表示網絡中某通道傳送資料的能力。表示在機關時間内網絡中的某信道所能通過的“最高資料率”。機關是 bit/s，即 “比特每秒”。
| 在“帶寬”的上述兩種表述中，前者為頻域稱謂，而後者為時域稱謂，其本質是相同的。也就是說，一條通信鍊路的“帶寬”越寬，其所能傳輸的“最高資料率”也越高。 |
在時間軸上信号的寬度随帶寬的增大而變窄
3. 吞吐量
1吞吐量 (throughput) 表示在機關時間内通過某個網絡（或信道、接口）的資料量。
1吞吐量更經常地用于對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少資料量能夠通過網絡。
1吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。
4. 時延
1時延 (delay 或 latency) 是指資料（一個封包或分組，甚至比特）從網絡（或鍊路）的一端傳送到另一端所需的時間。有時也稱為延遲或遲延。
1網絡中的時延由以下幾個不同的部分組成：
1發送時延
1傳播時延
1處理時延
1排隊時延
1發送時延
1也稱為傳輸時延。
1發送資料時，資料幀從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。
1也就是從發送資料幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完畢所需的時間。
1傳播時延
1電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。
1發送時延與傳播時延有本質上的不同。
1信号發送速率和信号在信道上的傳播速率是完全不同的概念。
1處理時延
1主機或路由器在收到分組時，為處理分組（例如分析首部、提取資料、差錯檢驗或查找路由）所花費的時間。
1排隊時延
1分組在路由器輸入輸出隊列中排隊等待處理所經曆的時延。
1排隊時延的長短往往取決于網絡中當時的通信量。
資料在網絡中經曆的總時延就是發送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和。
容易産生的錯誤概念
1對于高速網絡鍊路，我們提高的僅僅是資料的發送速率而不是比特在鍊路上的傳播速率。
1提高鍊路帶寬減小了資料的發送時延。
| 以下說法是錯誤的： “在高速鍊路（或高帶寬鍊路）上，比特會傳送得更快些”。 |
5.時延帶寬積
鍊路的時延帶寬積又稱為以比特為機關的鍊路長度。
6.往返時間
1網際網路上的資訊不僅僅單方向傳輸，而是雙向互動的。是以，有時很需要知道雙向互動一次所需的時間。
1往返時間 RTT (round-trip time) 表示從發送方發送資料開始，到發送方收到來自接收方的确認，總共經曆的時間。
1在網際網路中，往返時間還包括各中間結點的處理時延、排隊時延以及轉發資料時的發送時延。
1當使用衛星通信時，往返時間 RTT 相對較長，是很重要的一個性能名額。
7.使用率
1分為信道使用率和網絡使用率。
1信道使用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有資料通過）。
1完全空閑的信道的使用率是零。
1網絡使用率則是全網絡的信道使用率的權重平均值。
1信道使用率并非越高越好。當某信道的使用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。
時延與網絡使用率的關系
1據排隊論的理論，當某信道的使用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。
1當網絡的通信量較少時，産生的時延并不大，但在網絡通信量不斷增大時，分組在交換節點 （路由器或交換機）中的排隊時延會随之增大，是以網絡引起的時延就會增大。
1若令 D0 表示網絡空閑時的時延，D 表示網絡目前的時延，則在适當的假定條件下，可以用下面的簡單公式表示 D 和 D0 之間的關系：
其中：U 是網絡的使用率，數值在 0 到 1 之間。
計算機網絡的非性能特征
一些非性能特征也很重要。它們與前面介紹的性能名額有很大的關系。主要包括：
1費用
1品質
1标準化
1可靠性
1可擴充性和可更新性
1易于管理和維護
1.6計算機網絡的體系結構
計算機網絡體系結構的形成
1計算機網絡是個非常複雜的系統。
1互相通信的兩個計算機系統必須高度協調工作才行，而這種“協調”是相當複雜的。
1“分層”可将龐大而複雜的問題，轉化為若幹較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。
1由于網絡體系結構的不同，不同公司的裝置很難互相連通。
開放系統互連參考模型 OSI/RM
1為了使不同體系結構的計算機網絡都能互連，國際标準化組織 ISO 于 1977 年成立了專門機構研究該問題。他們提出了一個試圖使各種計算機在世界範圍内互連成網的标準架構，即著名的開放系統互連基本參考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，簡稱為 OSI。隻要遵循 OSI 标準，一個系統就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一标準的其他任何系統進行通信
1OSI 隻獲得了一些理論研究的成果，在市場化方面卻失敗了。原因包括：
1OSI 的專家們在完成 OSI 标準時沒有商業驅動力；
1OSI 的協定實作起來過分複雜，且運作效率很低；
1OSI 标準的制定周期太長，因而使得按 OSI 标準生産的裝置無法及時進入市場；
1OSI 的層次劃分也不太合理，有些功能在多個層次中重複出現。
兩種國際标準
1法律上的 (de jure) 國際标準 OSI 并沒有得到市場的認可。
1非國際标準 TCP/IP 卻獲得了最廣泛的應用。TCP/IP 常被稱為事實上的 (de facto) 國際标準。
協定與劃分層次
1計算機網絡中的資料交換必須遵守事先約定好的規則。
1這些規則明确規定了所交換的資料的格式以及有關的同步問題（同步含有時序的意思）。
1網絡協定 (network protocol)，簡稱為協定，是為進行網絡中的資料交換而建立的規則、标準或約定。
網絡協定的三個組成要素
1文法：資料與控制資訊的結構或格式 。 解決交換資訊格式問題。
1語義：需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種響應。 解決做什麼的問題。
1同步：事件實作順序的詳細說明。 解決先做什麼後做什麼的問題。
協定的兩種形式
1一種是使用便于人來閱讀和了解的文字描述。
1另一種是使用讓計算機能夠了解的程式代碼。
1這兩種不同形式的協定都必須能夠對網絡上資訊交換過程做出精确的解釋。
分層的原則
| 層次适度 | 層次少，層次功能多，實作困難；層次多，層次功能少，開銷大 | |
| 功能确定 | 每個層次有自己的分工，并且有确定的方式完成這些工作 | |
| 層次獨立 | 每個層次的工作，不影響其他層次，層次變化也不影響其他層次 | |
| 層次關聯 | 相鄰層次間存在一種工作上的聯系 | |
| 層次分合 | 層次按實際需求劃分，可以合并，分解，也可以取消 | |
| 層次對等 | 雙方要有完成相同功能的對等層次 | 兩個系統間通信 需要滿足的條件 |
| 層次協定 | 對等層次要遵守一系列共同的規約(協定) | |
| 層次接口 | 相鄰層次間通過接口互動資訊 |
劃分層次的概念舉例
可以将要做的工作進行如下的劃分：
1第一類工作與傳送檔案直接有關。
1确信對方已做好接收和存儲檔案的準備。
1雙方已協調好一緻的檔案格式。
1兩個主機将檔案傳送子產品作為最高的一層 ，剩下的工作由下面的子產品負責。
分層的好處與缺點
|
|
| 層數多少要适當 層數太少，就會使每一層的協定太複雜。 層數太多，又會在描述和綜合各層功能的系統工程任務時遇到較多的困難。 |
各層完成的主要功能
1差錯控制：使相應層次對等方的通信更加可靠。
1流量控制：發送端的發送速率必須使接收端來得及接收，不要太快。
1分段和重裝：發送端将要發送的資料塊劃分為更小的機關，在接收端将其還原。
1複用和分用：發送端幾個高層會話複用一條低層的連接配接，在接收端再進行分用。
1連接配接建立和釋放：交換資料前先建立一條邏輯連接配接，資料傳送結束後釋放連接配接。
計算機網絡的體系結構
1計算機網絡的體系結構 (architecture) 是計算機網絡的各層及其協定的集合。
1體系結構就是這個計算機網絡及其部件所應完成的功能的精确定義。
1實作 (implementation) 是遵循這種體系結構的前提下用何種硬體或軟體完成這些功能的問題。
1體系結構是抽象的，而實作則是具體的，是真正在運作的計算機硬體和軟體。
1OSI 的七層協定體系結構的概念清楚，理論也較完整，但它既複雜又不實用。
1TCP/IP 是四層體系結構：應用層、運輸層、網際層和網絡接口層。但最下面的網絡接口層并沒有具體内容。是以往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優點，采用一種隻有五層協定的體系結構 。
1OSI 參考模型把對等層次之間傳送的資料機關稱為該層的協定資料單元 PDU (Protocol Data Unit)。這個名詞現已被許多非 OSI 标準采用。
1任何兩個同樣的層次把資料（即資料單元加上控制資訊）通過水準虛線直接傳遞給對方。這就是所謂的“對等層”(peer layers)之間的通信。
1各層協定實際上就是在各個對等層之間傳遞資料時的各項規定。
各層的主要功能
（1） 應用層（application layer） 應用層的任務是通過應用程序間的互動來完成特定網絡應用。應用層協定定義的是應用程序間通信和互動的規則。這裡的程序是指主機中正在運作的程式。對于不同的網絡應用需要有不同的應用層協定。 在網際網路中的應用層協定很多，如域名系統DNS，支援網際網路應用的HTTP協定，支援電子郵件的SMTP協定等。 應用層互動的資料單元稱為封包（message）。
（2） 運輸層（transport layer） 運輸層的任務是負責向兩台主機中程序之間的通信提供通用的資料傳輸服務。應用程序利用該服務傳送應用層封包。 由于一台主機可同時運作多個程序，是以運輸層有複用和分用的功能。複用就是多個應用層程序可同時使用下面運輸層的服務；分用和複用相反，是運輸層把收到的資訊分别傳遞上面應用層中的相應程序。
運輸層主要使用兩種協定： 傳輸控制協定TCP（Transmission Control Protoclol）：提供面向連接配接的、可靠的資料傳輸服務，其資料傳輸的機關是封包段（segment）。 使用者資料報協定UDP（User Datagram Protocol）：提供無連接配接的、盡最大努力的資料傳輸服務（不保證資料傳輸的可靠性），其資料傳輸的機關是使用者資料報。
（3） 網絡層（network layer） 網絡層的任務是負責為分組交換網上的不同主機提供通信服務。在發送資料時，網絡層把運輸層産生的封包段或使用者資料報封裝成分組或包進行傳送。在TCP/IP體系中，由于網絡層使用IP協定，是以分組也叫做IP資料報，或簡稱為資料報。
（4） 資料鍊路層（data link layer） 簡稱為鍊路層。在兩個相鄰節點之間傳送資料時，資料鍊路層将網絡層交下來的IP資料報組裝程幀（framing），在兩個相鄰結點間的鍊路上傳送幀（frame）。每一幀包括資料和必要的控制資訊（如同步資訊、位址資訊、交錯控制等）。 在接受資料時，控制資訊使接受端能夠知道一個幀從哪個比特開始和到哪個比特結束。這樣資料鍊路層在收到一個幀後，就可從中提取出資料部分，上交給網絡層。控制資訊還使接收端能夠檢測到所收到的幀中有無差錯。如發現有差錯，資料鍊路層就簡單地丢棄這個幀，以免繼續傳送浪費資源。如果需要改正資料在傳輸時出現的差錯，那麼就要采用可靠傳輸協定來糾正出現的差錯，這種方法會使資料鍊路層的協定複雜些。
（5） 實體層（physical layer） 在實體層上所傳資料的機關是比特。實體層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及接收方如何識别出發送方所發送的比特。實體層還要确定連接配接電纜的插頭應當有多少根引腳以及各引腳應如何連接配接，解釋比特所代表的意思并不是實體層的任務。 注意，傳遞資訊所利用的一些實體媒體，如雙絞線、同軸電纜、光纜、無線信道等并不在實體層協定之内，而是在實體層協定的下面，是以也有人把實體層下面的實體媒體當作第0層。
| 請注意：不要将運輸層的“使用者資料報協定 UDP ”和網絡層的“ IP 資料報”弄混。此外，無論在哪一層傳送的資料單元，都可籠統地用“分組”來表示。 |
資料傳遞過程
實體、協定、服務和服務通路點
1實體 (entity) 表示任何可發送或接收資訊的硬體或軟體程序。
1協定是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
1在協定的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。
1要實作本層協定，還需要使用下層所提供的服務。
協定和服務在概念上是不一樣的
1協定的實作保證了能夠向上一層提供服務。
1本層的服務使用者隻能看見服務而無法看見下面的協定。即下面的協定對上面的服務使用者是透明的。
1協定是“水準的”，即協定是控制對等實體之間通信的規則。
1服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。
1上層使用服務原語獲得下層所提供的服務。
服務通路點
1同一系統相鄰兩層的實體進行互動的地方，稱為服務通路點 SAP (Service Access Point)。
1服務通路點SAP是一個抽象的概念，它實際上就是一個邏輯接口。
1OSI把層與層之間交換的資料的機關稱為服務資料單元 SDU (Service Data Unit)
1SDU 可以與 PDU 不一樣，例如，可以是多個 SDU 合成為一個 PDU，也可以是一個 SDU 劃分為幾個 PDU。
相鄰兩層之間的關系
1協定必須把所有不利的條件事先都估計到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。
1看一個計算機網絡協定是否正确，不能光看在正常情況下是否正确，還必須非常仔細地檢查這個協定能否應付各種異常情況。
TCP/IP 的體系結構
TCP/IP 體系結構的另一種表示方法
| 實際上，現在的網際網路使用的 TCP/IP 體系結構有時已經發生了演變，即某些應用程式可以直接使用 IP 層，或甚至直接使用最下面的網絡接口層。 | |
沙漏計時器形狀的TCP/IP協定族
| 實際上，現在的網際網路使用的 TCP/IP 體系結構有時已經發生了演變，即某些應用程式可以直接使用 IP 層，或甚至直接使用最下面的網絡接口層。 | |
【例1-2】客戶程序和伺服器程序使用 TCP/IP 協定棧進行通信
功能較強的計算機可同時運作多個伺服器程序
來源：懶蛋的日記