第1章 概述

章节概述

本章是《计算机网络》全书的导论，建立对互联网整体架构的认知框架。互联网已从最初的单一分组交换网 ARPANET 演化为"网络的网络"，形成以 ISP 为骨干的三层层次化结构。理解本章是深入学习后续各层协议的前提。

谢希仁第8版着重强调：互联网不等于万维网，互联网是基础设施，而万维网是其上运行的一种应用。这一区分贯穿全书。

核心概念

• [[01-概述|互联网]]
• [[分组交换]] vs [[01-概述|电路交换]] vs [[01-概述|报文交换]]
• [[01-概述|ISP层次]]
• [[OSI七层模型与TCP_IP|TCP/IP]]
• [[OSI七层模型与TCP_IP|OSI]]
• [[时延模型|性能指标]]
• [[时延模型]]

1.1 计算机网络在信息时代的作用

互联网的三个阶段： 1. ARPANET阶段（1969）：单一分组交换网 2. NSFNET阶段（1985）：国家骨干网引入 3. 商业化阶段（1993–至今）：ISP 主导，[[01-概述|IXP]] 出现

万物联网（IoE）：人、机器、流程、数据的互联，是当前互联网的演化方向。

1.2 互联网的组成

边缘部分（hosts）  ←→  核心部分（routers + links）
客户/服务器模式              分组存储转发
P2P 对等模式                 路由选择

核心部分关键机制：存储转发（Store-and-Forward）

交换方式	建立连接	传输方式	适合场景
电路交换	需要	专用物理路径	语音通话
报文交换	不需要	整报文转发	电报
分组交换	不需要	分组逐跳转发	互联网数据

1.3 计算机网络性能指标

速率（Rate）

• 信道带宽：理论最高速率
• 吞吐量：实际通过速率

时延（Delay）组成

\[d_{total} = d_{send} + d_{prop} + d_{proc} + d_{queue}\]

• 发送时延 \(d_{send} = L/C\)（数据长度/发送速率）
• 传播时延 \(d_{prop} = d/v\)（距离/传播速度，光纤约 \(2×10^8\) m/s）
• 注意：提高链路速率只减少发送时延，不影响传播时延

时延带宽积

$$ ext{时延带宽积} = d_{prop} imes C$$ 表示"以比特为单位的链路长度"，是网络调优的关键量。

1.4 体系结构

五层协议体系（本书采用）

层次	名称	典型协议
5	应用层	HTTP, DNS, SMTP, FTP
4	运输层	TCP, UDP
3	网络层	IP, ICMP, ARP
2	数据链路层	Ethernet, PPP, 802.11
1	物理层	各种传输介质标准

TCP/IP 采用四层（将应用层+运输层合并处理不同，网络接口层合并1+2层）。 OSI 七层（在5层基础上，应用层细分为应用层、表示层、会话层）。

参见

• [[02-物理层]] — 比特传输的物理实现
• [[03-数据链路层]] — 帧传输与局域网
• [[04-网络层]] — IP地址与路由
• [[分组交换]] — 核心交换机制详解
• [[OSI七层模型与TCP_IP|OSI]] — 七层模型详解