介绍计算机网络的定义、组成、功能、分类与性能指标，建立理解网络体系与协议分层的基础。

# 计算机网络的定义

计算机网络是把分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络协议控制下实现数据通信和资源共享的系统。

关键词：

• 分散：结点位于不同位置。
• 自治：每台计算机有独立处理能力。
• 互连：通过通信链路与网络设备连接。
• 协议控制：通信双方遵守共同规则。
• 资源共享：共享硬件、软件、数据和服务。

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flowchart LR
    A[主机 A] --- R1[交换机/路由器]
    B[主机 B] --- R1
    R1 --- R2[路由器]
    R2 --- C[服务器]

# 计算机网络的组成

从组成结构看，计算机网络可以分为硬件、软件和协议。

从功能角度看，可以分为：

# 计算机网络的功能

主要功能：

1. 数据通信：在主机之间传递数据。
2. 资源共享：共享硬件、软件、数据和计算资源。
3. 分布式处理：多台计算机协同完成任务。
4. 提高可靠性：通过冗余链路和备份系统提高可用性。
5. 负载均衡：把请求分散到多个服务器或路径。

典型例子：

# 计算机网络的分类

# 按覆盖范围分类

# 按交换方式分类

分组交换是现代计算机网络的核心。

# 按拓扑结构分类

# 按传输技术分类

局域网常见广播式思想，广域网常见点对点转发思想。

# 标准化组织

常见组织：

# 计算机网络性能指标

# 速率

速率指数据传输速率，也叫数据率或比特率，单位为 bit/s。

常见单位：

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1 kb/s = 10^3 bit/s
1 Mb/s = 10^6 bit/s
1 Gb/s = 10^9 bit/s

注意：网络速率中的 M 通常按 $10^6$，存储容量中的 MB 通常按字节计。

# 带宽

带宽有两种含义：

考研网络题中，带宽通常指后者。

# 吞吐量

吞吐量是单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。

带宽是理论上限，吞吐量是实际表现。吞吐量会受到协议开销、拥塞、设备性能和链路质量影响。

# 时延

总时延通常由四部分组成：

$$总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延$$

# 时延带宽积

时延带宽积表示一条链路中 “正在路上” 的比特数。

$$时延带宽积 = 传播时延 \times 带宽$$

它可以理解为链路这根 “管道” 最多容纳多少比特。

# 往返时间 RTT

RTT（Round-Trip Time）指从发送方发送数据开始，到收到接收方确认所经历的时间。

RTT 常用于：

• TCP 超时重传估计。
• ping 测量网络连通性。
• 停止 - 等待协议的利用率计算。

# 利用率

利用率表示某资源被使用的比例。

常见类型：

• 信道利用率：信道有百分之多少时间在传输数据。
• 网络利用率：全网资源被使用的程度。

利用率不是越高越好。接近 100% 时，排队时延会急剧增加。

# 本节考点

1. 计算机网络的核心是自治计算机互连、协议控制、资源共享。
2. 资源子网提供资源，通信子网负责传输。
3. 分类重点掌握 LAN、MAN、WAN，广播式与点对点，电路 / 报文 / 分组交换。
4. 带宽是理论最大速率，吞吐量是实际速率。
5. 时延四部分：发送、传播、处理、排队。
6. 发送时延和传播时延必须区分。
7. 时延带宽积表示链路中可容纳的比特数。