计算机网络，是最初是由美国为了方便通信研究出来的，最初就是 主机与主机的通信 （电脑也是主机），之后规模越来越大，问题也就越来越多。
问题1，主机越来越多，怎么保证获取请求到 对方主机的资源？
ok看张图
圈外的H也就是我们的主机（每个主机可以获取对方主机的资源，对方也可以获取自己的资源），圈内就是通信结点，因为世界上有很多主机，绝多大，不是直连的，中间需要一系列的结点进行存储，转发。
所以可以把他们归结为两部分：资源子网（计算机等等，资源设备），通信子网（中间实现转发资源的结点）。
简单的计算机网络= 资源子网+通信子网
资源子网挺好理解的就是一般 电子设备，电脑，手机等（一般认为有cpu和一些特殊设备，我的理解是可以独立运行的设备）。
通信子网： 通信子网说的就比较多了
我们最初通信就是电话
电话最初就是两根线 连在一起，想一想如果3台电话互连接,3根，4台6根，
N台 [n*(n-1)]/2 ，简直是太复杂了 n^2
后来出现了交换机 把所有人的电话线连接到交换机，由工作人员拔出电线，插入对应的接口。（我们早起电视剧中看到的就是这种） 这就是早起的通信方式，我们称为电路交换。
后面我们用户越来越多，那每个人都长期占一根线，是不是有点费，特别两台计算机的通信，并不是一直传送资源，这样就导致了线路的利用率非常低，线还不够用，所有又有一个新方式。
报文交换：通信线路不通过直连的方式，将线路分为，一段段的，A-B-C-D
这样资源1在A-B段传输的时候，同时资源2可以在B-C段传播（有点像并行的意思），这样虽然提高了 这条A-D线整体的利用率，但是不难发现，对于单个资源1，一段一段传输，在某中间结点，可能会出现阻塞的现象，资源1，最终到达终点比较慢，这就是为什么以前报文比较慢的原因了。
ok 改良出来了
分组交换： 将大的资源（报文）分成一份份小的资源，分组进行传输，核心的存储转发。
看张图
把大报文分成小报文，将小报文前面加上首部信息(目的地址，源地址等控制信息)。这样就可以通过识别首部中的信息，将至发送给目的地址，接受方，判断是不是一个报文，将之合并。
这样 可以感觉把上面的报文交换分为更小的"粒度"，这样就更加提高了线路的利用率，也会有延迟 不过相对于之前的每个都是大报文，等待时间相对短一些，不过这个非常依赖好的拥塞算法去控制。（在好的控制拥塞的算法下，相当于阻塞变少了，所以快了，后面会讲到）。
OK 讲了这么多交换了，那是谁帮他们实现中间结点交换的呢？之前线路是通过交换机，而网络中我门一般用的是路由器。
先简单了解一下 路由器内部维护一个路由表，可以查询到他连接的路由或者主机地址
路由器收到单个分组报文，将之存储，之后通过特地算法查询合适的路由或者主机地址，将分组报文转发过去。
ps：这里要注意一下 电路交换首先要建立连接，之后在将资源传输，而报文交换，分组交换是通过路由器来寻址的，源主机和目的主机没有建立连接。
看看三个交换的图
下面来讲讲一个计算机网络的性能。
计算机网络的的性能与 速率，带宽，吞吐量，时延，利用率，等等有关。
1.速率指的是数据的传输速率，每秒传送的数据，单位是bit（二进制0,1）。
2.带宽 计算机网络中的带宽表示，某通道传输数据的能力，也就是单位时间内 某信道能达到的最高数率。（速率是实际值，带宽是额定值）
3.吞吐量 吞吐量，就是单位时间通过一个网络设备的最大数据量 ，例如网卡。
吞吐量的大小受到带宽或者网络额定速度的限制，你想想网卡再厉害单位时间可以通过的数据，带宽只可以通过，是不是单位时间最多有的数据通过网卡。
4.时延，指的是一个数据从网络的一段传送到另一端所需要的时间，有时也称时延，或者延迟时延分为4个发送、传播、处理、排队时延。
我们端对端传输数据 首先将数据发送到网卡，这一部分和发送数据的大小，网卡的吞吐量，都有关系 我们称为发送时延，之后网卡到路由器之间的传输，和带宽，距离有关，我们称为传播时延。到了路由器，这些数据进行排队，由路由器处理进行存储转发，这个过程所需要的时间，称为排队时延和处理时延。
5.利用率 利用率就是对信道的利用率，信道上有多少传输的数据，并不是越高越好。想象成一个反比例函数，达到一定值是 拥塞程度急剧上升。
想想马路，如果全是车，那不得堵死。
说了这么多大概念，下面说说网络的体系结构。
常见的网络体系结构分为两种，osi是关于体系结构比较全面的定义，不过过于理论，实际上使用最多的还是 tcp/ip体系结构。
1.物理层：首先物理层不是传输介质（不是电缆！），他是为了屏蔽掉传输介质和通信手段的差异，让上一层数据可以正常的传输。涉及到的技术与通信有关计算机网络物理层协议，调制解调，编码，信道复用（时分，频分，波分（实际就是频分），码分）等技术，了解即可。
用到设备主要是集线器，但是共用的是一根总线计算机网络物理层协议 物理层，数据链路层，网络层。计算机网络（上），接到上层数据就发送，容易碰撞冲突
2.数据链路层：起点到终点之前，包含很多个线段，相邻结点的线段叫链路，而如果这条链路遵守某一协议（一对一（点对点），一对多（广播）），就称为数据链路。数据链路上有多种协议。他们有3共同点。
将上层的ip数据报 加上头部和尾部，帧定界符（为了知道这个帧在比特流中是从哪里开始哪里结束的，其他层只加头部）MTU：最大传输单元
帧头部有个控制符SOH（start of ）首部有个控制符叫EOT（end of ），这样检测到到SOH就开始,EOT就结束，但是如果恰巧有和EOT一样的字段，就会导致提前识别帧。如下图
所以为例解决这种情况，采用了字节填充（异步网络）和字符填充（同步网络）
在假的SOH，EOT前添加了一个转义字符(ESC)，之后在接收的数据链路层发送给网络层之前，他识别到了SOH，EOT时发现前面有个ESC,就表示SOH，EOT按正常的数据的处理（当然如果有和ESC一样的比特流，也在前面加上ESC，表示将这个ESC当做普通数据处理），之后会删掉ES，这样就解决了误结束，误开始的问题，而删掉ESC，也使这次操作和透明传输一样（让网络层无感知）。
在传输过程中，可能会出现比特差错计算机网络物理层协议，0变1，1变0的问题，在一段时间里，传输错误的比特占所有比特的总数，称为误码率。
常用的检测方法 CRC循环冗余检验
一般适用于局域网，一个单位共享一个网段或资源。现在用的较多的网络拓扑结构为星型，但内部最终还是总线型。
1.一种无连接方式，比较灵活 通过MAC地址，寻址
2.采用曼彻斯特编码（中间有跳变，可以区分是00 还是0）
多点监听许多计算机连接在一根总线上，发之前会检测一下有无其他数据发送。
碰撞检测就是计算机边发数据变检测，电压大小。如果或高或低，可能是几个信号叠加了就会信道冲突了。如果出现了立即停止，随机等待一段时间，避免网络资源的浪费。
数据链路层分为LLC逻辑链路控制和MAC媒体接入控制 现在一般MAC用的比较多，存储数据的媒介。
数据链路层典型的硬件就是网卡NIC
NIC主要功能就是将上层数据进行存储，分装成帧，透明传输，进行验证，之后转为串型（物理层上比特流，只能是串型的）发给物理层。
计算机中网卡（适配器）通信过程
硬件地址
前面是厂家名 后面是厂家中的与网卡绑定的唯一地址
物理层添加头部 为了识别比特流从哪开始
用的设备除了网卡，还有网桥和交换式集线器（交换机）
早期用网桥：上面用集线器容易出现碰撞问题，而网桥虽然也是将两个网络桥接起来，但是他不同于集线器，有数据就发送，他会检测帧是否正确，不正确就扔掉（过滤）。并且他不是像广播那样，没目的，往总线一扔，谁要谁拿走，而是找出该帧的MAC的地址，在进行转发或者丢弃（转发）。主要功能就是过滤+转发。
以太网交换机：他的实质是一个多接口的网桥，并且是全双工的，具有并行性，也具备过滤转发功能。通信主机都是独占传输媒体。
这里交换机有两种，一种是直通式（判断出MAC地址后，就直接转发，不进行检测）还一种存储转发式（先缓存，再进行处理，找MAC地址，检查帧是否无效帧）
虚拟局域网 ：可能因为物理位置原因，同公司的员工连在不同的交换机上，一个交换机属于一个网段，这样他们就属于不同的网段，资源共享，权限，可能不同。所有有了虚拟局域网，利用交换机，将他们配置成同一个网段下的。帧前面有个valn种类的字段）判断出是否是同一vlan，只有同vlan可以通信。 现在只能在同vlan传播，限制了广播信息到处传播（广播风暴），造成性能恶化。
3.网络层
数据链路层对检测到失效的帧，只是简单的丢弃不负责重传，没有解决可靠传输的问题，那是不是应该交给网络层来处理？答案是no，我们往下看。
首先网络层有两种观点
采用方式是中间建立一条虚电路的方式（逻辑电路，并非电话交换，物理电路），独享的，这样建立的电路是可靠的，这样就保证了可靠传输了，但是网络上的通信的没有特点的，可能中间某段很长没数据，独占电路会造成大量的资源浪费。
端到端决定可靠传输，这样网络层只需像上层提供，是一种数据报服务，
1.不需先建立线路简单，无连接，尽最大努力交付的数据报服务。
2.端双方不需先建立线路，每个ip数据报 独立发送，与其前后分组无关（不编号）
3.网络层不提供服务质量的保证，可能出现出错，丢失，重复，失序（顺序不一致）
对比
我门重点来看看
尽最大努力交付
首先网络层最重要的就是ip协议，他通过路由器将各个主机连到一起 形成一个互联网
可以看到ip协议非常重要，基本由他构成 我们的互联网，下面这张图是数据在路由器中传输的过程，网络层解决不同设备的异构性组成了一个连通的网络。
我们知道数据链路层的寻址方式是通过mac地址，那ip层是怎么寻址的呢？ 通过ip地址
那什么是ip地址？
ip地址就是给连接在互联网上的主机或路由器，分配一个独一无二的32个字节的标识符，这样才可以找到对方。
ip地址的分类
前面一个字段表示网络号，后面一个字段表示主机号。（可以理解为某网段的某台主机ip eg. A网段的 1号主机。）
ip分为两级，这样的好处是，1.ip地址方便管理 只需管理到网络号即可。2.路由器转发分组时只考虑网络号，这样大大减小了路由器中保存的数据，减少路由表所占空间。
主机怎么找到另外一个主机的呢
通过路由器，ip数据报首部记录着目的主机的ip，在路由时，始终找的是目的主机ip
到了数据链路层mac层，mac层去找下一个网卡的mac地址。这里涉及到ARP协议（地址解析协议）
ARP协议 在主机中有个ARP高速缓存 他存放这 ip和mac地址映射 和ttl（失效时间）
源主机去找目的主机时，首先检查自己的ARP高速缓存中有无目的主机的mac地址，有直接通过交换机去寻址，没有就在当前局域网下发个广播去找 目的主机的mac地址，如果直接找到了，或者是有路由器知道在哪，通过路由器转发，首先在ARP缓存区缓存一份，之后通过mac地址找到回应他的路由，继续在当前局域网广播，目的主机的ip，重复最终找到目的主机的ip，得到他的mac地址，进行通信。
为什么网络层可以做到连接全网，寻址呢?
让我们来看看ip数据报的组成
分为首部和数据部分 头部基本信息为20个字节，有其他字段是也可不止20
ICMP报文 有两种 一种询问报文，一种差错报告报文，在ip报文传输出错时，可以用它来获取出错信息。
路由器怎么寻址的
和RIP OSPF协议有关
RIP主要是内部通过内部维护的路由表 去找一条路径最短的线路，之后数据通过这个线路传输，ttl
OSPF为了解决RIP只考虑最短路径，如果有一条路线虽然长点，但是带宽高，会选用带宽高的。且把AS分为更多小的范围，粒度更细。更精准，当然比RIP协议复杂。
ok 先说到这，有错欢迎指出～
参考：/video/