1.2 任务二：了解网络基础知识
1.2.1 计算机网络的分类
计算机网络的种类划分方法名目繁多，可以根据连接介质来划分，也可以按照通信协议或覆盖地理范围来划分。
按使用方式分：校园网、企业网。
按服务范围：公用网、专用网。
按服务方式：通信网，信息网。
按照覆盖的地理范围：局域网、城域网、广域网。
l 局域网（LAN）：指在一个局部范围内计算机或设备互相连接构成的网络，10公里内，分vlan。通常在一个建筑物内或一个园区内。一般的小型局域网内的计算机数量在100台以下，常用于机关、学校、工厂等部门内部。局域网组建简单、灵活，传输速率高。设备：客户机、服务器、网络设备与介质
l 城域网（MAN）：覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间，从几十千米到数百千米，可覆盖一个城市或地区。设备：光纤
l 广域网（WAN）：覆盖的地理范围很大，通常从数百千米到数千千米，甚至上万千米，可以是几个城市，一个地区或一个国家，甚至世界几大洲或整个地球。WAN由多个LAN构成，实现大范围的资源共享。设备：节点交换设备、终端节点、传送设备组成。
以具体的实例给学生说明，三种网络的划分原则，如何区别？地域范围进行说明，让学生对网络的划分有个地理范围的区分。可以先让学生区分下，然后老师做出点评，结合地理范围进行总结。
1. 局域网特点
1）覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座或集中的建筑群内。
2）使用专门铺设的传输介质进行联网，数据传输速率高（10Mb/s～10Gb/s）。
3）通信延迟时间短，可靠性较高。
4）局域网可以支持多种传输介质。
2. 城域网特点
1）传输速率高。宽带城域网采用大容量的Packet Over SDH传输技术，为高速路由和交换提供传输保障。千兆以太网技术在宽带城域网中的广泛应用，使骨干路由器的端口能高速有效地扩展到分布层交换机上。光纤、网线到用户桌面，使数据传输速度达到100M、1000M。
2)用户投入少，接入简单。
3. 广域网特点
1)通常广域网的数据传输速率比局域网低，而信号的传播延迟却比局域网要大得多。广域网的典型速率是从56kbps到155Mbps，已有622Mbps、2.4 Gbps甚至更高速率的广域网；传播延迟可从几毫秒到几百毫秒（使用卫星信道时）。
2)适应大容量与突发性通信的要求。
3)适应综合业务服务的要求。
4)开放的设备接口与规范化的协议。
5)完善的通信服务与网络管理。
1.2.2 计算机网络的性能指标
Ø速率
速率即数据率(datarate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。速率往往是指额定速率或标称速率，非实际运行速率。例如4 ´ 1010 bit/s的数据率就记为 40Gbit/s。
补充：
1kb/s=103 b/s，1Mb/s=106 b/s，1Gb/s=109 b/s（乘103）
而在存储方面，数据的计量单位：（乘210）
1B=8bit，1kB=210 B，1MB=220B, 1GB=230 B=1024MB
例如：
15G的数据块以10G的速率传送。
15G=15*230 B=15*230*8bit，10G=10*109b/s
Ø带宽（bandwidth）
（1） 原本用于模拟信道，指某个信号具有的频带宽度。即该信号的各种不同频率成分所占据的频率范围，计量单位：Hz、kHz、MHz。比如人耳朵能分别的频率为300-3400Mhz。（频域称谓）
（2） 计算机网络中带宽用来表示网络中某通道传送数据的能力。（时域称谓）
提问：在家或在公司，使用电脑上网的或手机无线上网的时候总觉的网络速度特别慢，就觉得移动或电信带宽是不是有问题？网速怎么会这么慢？
1、Mbps与MBps（MB/s）区别。
这里我们先讲解一下一般家庭或公司使用的20M或50M，100M和200M都是通过ADSL拨号来进行上网的。这里面的所有带宽，其实指10Mbps，50Mbps，100Mbps和200Mbps。
有的人就问了我们的下载速度就能达到10M，50M，100M，200M答案肯定是不对的。那为什么呢？
MB/s 的含义是兆字节每秒，Mb/s的含义是兆比特每秒，前者是指每秒传输的字节数量，后者是指每秒传输的比特位数，二者是完全不同的。
学习过电脑知识的人都知道，Byte是字节数，bit是位数，在计算机中每八位为一字节，也就是1Byte＝8bit，是1：8的对应关系。因此1MB/s等于8Mb/s。
而在所有运营商中，带宽都是采用Mb/s或Kb/s为单位，而不是MB/s或KB/s为单位。
2、实际使用中带宽是KB/s或者MB/s
而我们在实际上网使用的网速都是以KB/s或MB/s为单位，去下载电影下载音乐。仔细查看下载速度，我们的网速都是通过KB/s或MB/s去计算的。
最终的结论是：运营商给我开通的带宽都是10Mbps，50Mbps，100Mbps和200Mbps，都是以位数去换算的，只要在你们家的带宽数中除以8那就是你们家的实际带宽。如果你们家开通的10M的带宽，理论下载速度是10Mbps/8=1.25MBps，而这1.25MBps只是理论值，实际下载速度还会比1.25MBps还要小。
如下换算表所示：
3、举个例子
1M和1MB有什么区别？
1MB是存储单位，表示一个文件占用多大的空间。
1M用来表示带宽，严格的来说是1Mbps。就是我们通常说的带宽的快慢，理论上1M的带宽下载速度也就128KB/s。
家里安装10M带宽网速怎么样呢？
根据上面的网速单位，我们可以计算出10M=10/8=1.25MB/s，即下载速度为1.25MB/s。比如你要下载一个1GB的电影，需要下载 1024MB(1GB=1024MB)/1.25MB=819.2s≈14min。
事实上1.25MB/s的下载速度最多也就1MB/s。这种情况正常，因为网络设备和传输有一定损耗，再加上使用设备等等，都是影响带宽快慢的因素。
Ø吞吐量(throughput)
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。比如某个港口的吞吐量就是指一年内经过该港口装卸的货物量。
l 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
l 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
Ø时延
时延（delay 或latency）：是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。时延由以下几个不同的部分组成：
发送时延，传播时延，处理时延，排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。
举例发送时延：
100个小学生排队放学，1人需要1s，共需要多少s呢？
举例传播时延：
假设某个人以每秒5米的速率跑100米，跑完需要20s。
总时延 = 传播时延 + 发送时延 + 处理时延 + 排队时延
注意：对于高速网络链路，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。提高链路带宽只是减小了数据的发送时延，而与传播时延无关。
具体哪种时延占主导地位，具体分析！
例如：数据量小，带宽宽，发送延时就小。数据发送距离长，比如卫星通信，则传播时延大。数据量大且复杂，则处理时延和排队时延就大。
再例：两主机间的链路长度为60m，链路带宽为10Mb/s，信号的传播速率为2.0*108m/s，其中一台主机给另外一台主机发送1b信息，当主机接收完该信息共耗时多次时间？
解析：
发送时延=1b/ 10*106 b/s=10-7s，传播时延=60m/ 2*108m/s=3*10-7s，总时延=4*10-7s
思考1：如传输距离改为两主机间的链路长度为20m呢？
发送时延=1b/ 10*106 b/s=10-7s，传播时延=20m/ 2*108m/s=10-7s，总时延=2*10-7s
思考2：如其中一台主机给另外一台主机连续发送NB信息呢？
发送时延=nb/ 10*106 b/s=n*10-7s
传播时延=60m/ 2*108m/s=3*10-7s
总时延=（n+3）*10-7s，不是4*10-7s*n
Ø时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 ´带宽
Ø往返时延RTT（Round-Trip Time）
表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认，总共经历的时延。
在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。
当使用卫星通信时，往返时间 RTT 相对较长，是很重要的一个性能指标。
Ø利用率(包括信道利用率、网络利用率)
（1）信道利用率：指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。
（2）网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
计算机网络的非性能特征：
Ø费用、质量、标准化、可靠性 、可扩展性和可升级性 、易于管理和维护
1.2.3 计算机网络的拓扑结构
星型网：中心节点+单一链路。使用较广泛。优点：结构简单，容易建网和管理。缺点：每一个节点都需要和中心节点相连，线路利用率不高，网络容易瘫痪。（用于电路交换、报文交换）
树型网：中心节点（树根）+多条链路。树根以广播形式下发数据至全网。优点：节点线路成本较低，容易扩展。缺点：对中心节点要求高，对根的依赖性太大，发生故障易于全网瘫痪。
分布式网络：用于Internet骨干网上。由不同地点+多个终端互联而成。一个节点至少与2条线路相连，可靠性高，易于扩充。一个有n个节点的全联通网需要n*（n-1）/2条链路。
总线型网：一般用于局域网。优点：结构简单，可靠性高，易于扩展。缺点：传送距离有限，出问题不易检查出故障。
环型网：各节点连成环形，信息流一般为单向。优点：电缆长度短，可以使用光纤传输。缺点：节点故障会引起全网故障，故障检测难。
复合型网络：最常用的组网形式，分布式+树形。各种不同的网络类型，让学生熟悉，使用最多的是总线型结构，现网的很多都是采用总线型，要知道每种网络结构特点，使用场合，优势劣势……
思考1：通过以上不同网络拓扑结构，总结网络拓扑结构的大体构成？
【总结】网络拓朴结构组成:节点、链路、通路
节点 （网络单元）：数据处理设备、控制设备、终端设备。常见的节点:服务器、工作站、交换机、集线器等。
链路：2个节点间的连线，分为物理链路和逻辑链路。
通路：指发出信息的节点到接受信息节点之间的一串节点和链路。
思考2：如何选择拓扑结构呢？
【总结】可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量方面考虑。拓扑的特性将决定网络如何运行，并影响到网络的安装和故障诊断等方面。
自行分小组模拟常见的5种拓扑结构（拍视频形式）上交。
1.2.4 计算机网络的相关国际化组织
国际标准化组织（International Orgnization for Standardization，ISO）
国际电信联盟（International Telecomm Union，ITU）
电子电器工程师协会（Institute ofElectrical and Electronics Engineers，IEEE）
美国国家标准局（American National StandardsInstitute，ANSI）
电子工业协会（Electronic IndustriesAssociation/Telecomm Industries Association，EIA/TIA）
因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）,互联网架构委员会(Internet Architecture Board,IAB)
