自从20世纪90年代以后，以Internet为代表的计算机网络得到了飞速的发展。
已从最初的教育科研网络（免费）逐步发展成为商业网络（有偿使用）。
已成为全球最大的和最重要的计算机网络。
是人类自印刷术发明以来人类在存储和交换信息领域中的最大变革。
Internet中文译名
Internet的中文译名并不统一。现有的Internet译名有两种：
该译名能够体现出Internet最主要的特征：由数量极大的各种计算机网络互连起来的。
互连网与互联网
不同的网络。
互连网：指在局部范围互连起来的计算机网络。
互联网：指当今世界上最大的计算机网络。Internet。
“网”与互联网
有时，往往使用更加简洁的方式表示互联网，这就是只用一个“网”字。
例如：
“上网”就是表示使用某个电子设备连接到互联网，而不是连接到其他的网络上。
网民、网吧、网银（网上银行）、网购（网上购物）等。这里的“网”，一般都不是指电信网或有线电视网，而是指当今世界上最大的计算机网络Internet——互联网。
什么是互联网？
互联网是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的网络。
可以从两种不同的方面来认识互联网：
互联网应用
互联网的两个重要特点
互联网之所以能够向用户提供许多服务，是因为互联网具有两个重要基本特点：
连通性(connectivity)
共享(Sharing)
互联网在生活中的地位
现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开互联网。
互联网已经成为现代社会最为重要的基础设施。
同时，互联网也使人们的生活方式发生了重大的变化。
互联网+
指“互联网+各个传统行业”。
利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。
特点：把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域之中，从而大大地提升了实体经济的创新力和生产力。
互联网负面影响
互联网也给人们带来了一些负面影响，例如：
因此，必须加强对互联网的管理。
互联网(Internet)
特指Internet，起源于美国，现已发展成为世界上最大的、覆盖全球的计算机网络。
计算机网络(简称为网络)
由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
互连网(internetwork或internet)
可以通过路由器把网络互连起来，这就构成了一个覆盖范围更大的计算机网络，称之为互连网。
“网络的网络”(networkofnetworks)。
请注意名词“结点”
关于“云”
当使用一朵“云”来表示网络时，可能会有两种不同的情况：
基本概念要清楚
internet和Internet的区别
以小写字母“i”开始的internet（互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
以大写字母“I”开始的的Internet（互联网或因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。
任意把几个计算机网络互连起来（不管采用什么协议），并能够相互通信，这样构成的是一个互连网(internet)，而不是互联网(Internet)。
建成了三级结构的互联网。
.它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段：
逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。
出现了互联网服务提供者ISP(InternetServiceProvider)。
任何机构和个人只要向某个ISP交纳规定的费用，就可从该ISP获取所需IP地址的使用权，并可通过该ISP接入到互联网。
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同层次的ISP：主干ISP、地区ISP和本地ISP。
到2016年3月，全球已经有226个IXP，分布在172个国家和地区。但互联网的发展在全世界还很不平衡。
万维网WWW的问世
互联网的发展情况概况
从1993年至2016年互联网用户数的增长情况如图所示。这里的用户是指在家中上网的人。
可以看出，在2005年互联网的用户数超过了10亿，在2010年超过了20亿，而在2014年已接近了30亿。
互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。
成为互联网正式标准要经过三个阶段
所有互联网标准都以RFC的形式在互联网上发表。
各种RFC之间的关系
除了建议标准和互联网标准这两种RFC文档外，还有三种RFC文档，即历史的、实验的和提供信息的RFC文档。
从互联网的工作方式上看，可以划分为两大块：
(1)边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
(2)核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
互联网的边缘部分与核心部分
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem)。
端系统在功能上可能有很大的差别
端系统之间通信的含义
“主机A和主机B进行通信”实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。
即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。
端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：
客户-服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式，简称为C/S方式。对等方式（P2P方式）即PeertoPeer方式，简称为P2P方式。
1.客户服-务器方式
服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。
客户软件的特点
客户与服务器的通信关系建立后，通信可以是双向的，客户和服务器都可发送和接收数据。
2.对等连接方式
对等连接方式的特点
对等连接工作方式可支持大量对等用户（如上百万个）同时工作。
使用交换机
“交换”的含义
从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
电路交换特点
电路交换必定是面向连接的。
电路交换分为三个阶段：
电路交换举例
A和B通话经过四个交换机
通话在A到B的连接上进行
电路交换的用户始终占用端到端的通信资源
电路交换缺点
计算机数据具有突发性。
分组交换则采用存储转发技术。
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
添加首部构成分组
每一个数据段前面添加上首部构成分组(packet)。
分组交换的传输单元
分组交换网以“分组”作为数据传输单元。
依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。每一个分组的首部都含有地址（诸如目的地址和源地址）等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。每个分组在互联网中独立地选择传输路径。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
分组首部的重要性
收到分组后剥去首部
接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
最后还原成原来的报文
最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。
这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。
互联网的核心部分
互联网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在互联网的边缘部分。
互联网核心部分中的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。
主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。
分组交换网的示意图
路由器
在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。
路由器处理分组的过程是：
主机和路由器的作用不同
主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。
分组交换的优点
分组交换带来的问题
分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
存储转发原理并非完全新的概念
在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(messageswitching)。
报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。
三种交换的比较
报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。
由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。
1980年，铁道部开始进行计算机联网实验。
1989年11月，我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行。
1994年4月20日，我国用64kbit/s专线正式连入互联网，我国被国际上正式承认为接入互联网的国家。
1994年5月，中国科学院高能物理研究所设立了我国的第一个万维网服务器。
1994年9月中国公用计算机互联网CHINANET正式启动。
到目前为止，我国陆续建造了基于互联网技术的并能够和互联网互连的多个全国范围的公用计算机网络，其中规模最大的就是下面这五个：
(1)中国电信互联网CHINANET（也就是原来的中国公用计算机互联网）
(2)中国联通互联网UNINET
(3)中国移动互联网CMNET
(4)中国教育和科研计算机网CERNET
(5)中国科学技术网CSTNET
中国教育和科研计算机网CERNET(ChinaEducationandResearchNETwork)始建于1994年，是我国第一个IPv4互联网主干网。
2004年2月，我国的第一个下一代互联网CNGI的主干网CERNET2试验网正式开通，并提供服务。
中国互联网络信息中心CNNIC(ChiNaNetworkInformationCenter)每年两次公布我国互联网的发展情况。
计算机网络的精确定义并未统一。
较好的定义：
根据这个定义：
(1)计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机。
(2)计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用（包括今后可能出现的各种应用）。
请注意，上述的“可编程的硬件”表明这种硬件一定包含有中央处理机(CPU)。
计算机网络有多种类别。典型包括：
广域网WAN(WideAreaNetwork)：作用范围通常为几十到几千公里。
城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)：作用距离约为5~50公里。
局域网LAN(LocalAreaNetwork)：局限在较小的范围（如1公里左右）。
个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork)：范围很小，大约在10米左右。
若中央处理机之间的距离非常近（如仅1米的数量级甚至更小些），则一般就称之为多处理机系统，而不称它为计算机网络。
公用网(publicnetwork)
按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。
专用网(privatenetwork)
为特殊业务工作的需要而建造的网络。
公用网和专用网都可以提供多种服务。如传送的是计算机数据，则分别是公用计算机网络和专用计算机网络。
接入网AN(AccessNetwork)，它又称为本地接入网或居民接入网。
接入网是一类比较特殊的计算机网络，用于将用户接入互联网。
接入网本身既不属于互联网的核心部分，也不属于互联网的边缘部分。
接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一种网络。
从覆盖的范围看，很多接入网还是属于局域网。
从作用上看，接入网只是起到让用户能够与互联网连接的“桥梁”作用。
计算机网络的性能一般是指它的几个重要的性能指标，主要包括：
两种不同意义：
在“带宽”的上述两种表述中，前者为频域称谓，而后者为时域称谓，其本质是相同的。也就是说，一条通信链路的“带宽”越宽，其所能传输的“最高数据率”也越高。
有时也称为延迟或迟延。
网络中的时延由以下几个不同的部分组成：
(1)发送时延
(2)传播时延
(3)处理时延
(4)排队时延
也称为传输时延。
发送时延与传播时延有本质上的不同。
信号发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
数据在网络中经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。
总时延= 发送时延 +传播时延 +处理时延 +排队时延必须指出，在总时延中，究竟是哪一种时延占主导地位，必须具体分析。
四种时延所产生的地方：
假设从结点A向结点B发送数据
容易产生的错误概念
对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。
提高链路带宽减小了数据的发送时延。
以下说法是错误的：
“在高速链路（或高带宽链路）上，比特会传送得更快些”。
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
分为信道利用率和网络利用率。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
时延与网络利用率的关系
根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。
若令D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示D和D0之间的关系：
一些非性能特征也很重要。它们与前面介绍的性能指标有很大的关系。主要包括：
计算机网络是个非常复杂的系统。
相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。
“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。
1974年，美国的IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA(SystemNetworkArchitecture)。这个著名的网络标准就是按照分层的方法制定的。
不久后，其他一些公司也相继推出自己公司的具有不同名称的体系结构。
由于网络体系结构的不同，不同公司的设备很难互相连通。
开放系统互连参考模型OSI/RM
为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织ISO于1977年成立了专门机构研究该问题。
他们提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型OSI/RM(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，简称为OSI。
只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。
OSI只获得了一些理论研究的成果，在市场化方面却失败了。原因包括：
两种国际标准
法律上的(dejure)国际标准OSI并没有得到市场的认可。
非国际标准TCP/IP却获得了最广泛的应用。TCP/IP常被称为事实上的(defacto)国际标准。
计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。
网络协议(networkprotocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议的三个组成要素
语法：数据与控制信息的结构或格式。
语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。
同步：事件实现顺序的详细说明。
由此可见，网络协议是计算机网络的不可缺少的组成部分。
协议的两种形式
一种是使用便于人来阅读和理解的文字描述。
另一种是使用让计算机能够理解的程序代码。
这两种不同形式的协议都必须能够对网络上信息交换过程做出精确的解释。
层次式协议结构
ARPANET的研制经验表明，对于非常复杂的计算机网络协议，其结构应该是层次式的。
划分层次的概念举例
再设计一个通信服务模块
再设计一个网络接入模块
分层的好处与缺点
优点
各层之间是独立的。
灵活性好。
结构上可分割开。
易于实现和维护。
能促进标准化工作。
缺点
降低效率。
有些功能会在不同的层次中重复出现，因而产生了额外开销。
层数多少要适当
层数太少，就会使每一层的协议太复杂。
层数太多，又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。
各层完成的主要功能
①差错控制：使相应层次对等方的通信更加可靠。②流量控制：发送端的发送速率必须使接收端来得及接收，不要太快。③分段和重装：发送端将要发送的数据块划分为更小的单位，在接收端将其还原。④复用和分用：发送端几个高层会话复用一条低层的连接，在接收端再进行分用。⑤连接建立和释放：交换数据前先建立一条逻辑连接，数据传送结束后释放连接。
计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。
体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。
体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
OSI的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。
TCP/IP是四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。
但最下面的网络接口层并没有具体内容。
因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。
五层协议的体系结构
主机1向主机2发送数据
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
OSI参考模型把对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元PDU(ProtocolDataUnit)。这个名词现已被许多非OSI标准采用。
任何两个同样的层次把数据（即数据单元加上控制信息）通过水平虚线直接传递给对方。这就是所谓的“对等层”(peerlayers)之间的通信。
各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。
协议和服务在概念上是不一样的
服务访问点
协议很复杂
协议必须把所有不利的条件事先都估计到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。
看一个计算机网络协议是否正确，不能光看在正常情况下是否正确，还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况。
【例1-1】著名的协议举例
结论
这样无限循环下去，两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。没有一种协议能够使蓝军100%获胜。这个例子告诉我们，看似非常简单的协议，设计起来要考虑的问题还是比较多的。
TCP/IP体系结构的另一种表示方法
实际上，现在的互联网使用的TCP/IP体系结构有时已经发生了演变，即某些应用程序可以直接使用IP层，或甚至直接使用最下面的网络接口层。