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计算机网络概述
考情分析
计算机网络概述部分在 408 中很少作为独立大题出现，但选择题中经常涉及交换方式对比、网络分类和基本性能指标的概念辨析。这部分内容更多是为后续各层协议打基础。
考频：★★☆
什么是计算机网络
计算机网络是将众多分散的、自治的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，并由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
网络由若干节点（计算机、集线器、交换机、路由器等）和连接这些节点的链路组成。多个网络通过路由器互连，构成互连网。
internet 与 Internet
这两个词含义完全不同，408 选择题考过：
- internet（互连网）：通用名词，泛指由多个计算机网络互连而成的网络，不要求使用特定协议
- Internet（互联网/因特网）：专用名词，特指当前全球最大的、采用 TCP/IP 协议族的特定计算机网络
用户通过互联网服务提供商（ISP） 接入 Internet，如中国电信、中国移动。ISP 拥有通信线路和路由器等设备，向用户分配 IP 地址。
计算机网络的组成
从不同角度看，网络的组成有三种描述方式：
1）从组成部分看：由硬件（主机、通信链路、交换设备）、软件（网络操作系统、应用程序）和协议三大部分组成。协议是网络的核心，规定了数据传输必须遵循的规则。
2）从工作方式看：分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到互联网、供用户直接使用的主机组成；核心部分由大量网络和路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务。
3）从功能组成看：分为通信子网和资源子网。通信子网由传输介质、通信设备及相关协议组成，负责数据传输；资源子网由主机、软件、数据等组成，向用户提供共享服务。
计算机网络的功能
计算机网络具有五大功能：
- 数据通信：最基本、最重要的功能，实现联网计算机之间的信息传输
- 资源共享：软件、数据、硬件资源的共享，提高资源利用率
- 分布式处理：将复杂任务分配给网络中的多台计算机协同处理
- 提高可靠性：各台计算机通过网络互为备份
- 负载均衡：将任务均衡分配给网络中的各台计算机
三种交换方式
这是本节最核心的内容，408 选择题常考三种交换方式的对比。
电路交换
传统电话网络的方式：通信前建立一条专用物理通路，通信过程中独占该通路，通信结束后释放。
过程： 建立连接 -> 数据传输 -> 释放连接
优点：
- 通信时延小，数据直达，传输效率高
- 数据按序到达，不存在失序问题
- 不同通信对使用独立信道，没有冲突
- 实时性强，物理通路建立后可随时通信
缺点：
- 建立连接时间长
- 通信期间独占线路，线路利用率低（甚至不足 1%）
- 灵活性差，任一节点或链路故障都需重新建立连接
- 难以实现差错控制，中间节点不具备存储和检错能力
报文交换
发送方将整个报文（包括数据和目的地址等信息）发送到相邻节点，节点存储整个报文后再转发到下一个节点，直到到达目的地。也叫存储-转发方式。
优点：
- 无建立和释放连接的时延，用户可随时发送报文
- 线路分配灵活，可动态选择最优空闲链路，故障时可切换路径
- 线路利用率高，报文仅在传输时占用链路资源
- 支持差错控制，交换节点可对缓存中的报文进行差错检验
缺点：
- 存储转发时延高，节点必须完整接收整个报文后才能转发
- 缓存开销大，报文大小没有限制，交换节点需配备大容量缓存
- 报文越长出错概率越大，重传整个报文的代价较高
分组交换
在报文交换基础上的改进：将报文分割成多个较小的分组（packet），每个分组独立地通过网络传输。每个分组都带有控制信息（源地址、目的地址、序号等）。
优点：
- 分组较小，节点缓存需求小
- 分组可以流水线式转发（前一个分组在下一跳转发时，后一个分组可以同时发到当前节点），时延比报文交换小
- 某个分组出错只需重传该分组，不必重传整个报文
- 线路利用率高（统计时分复用）
缺点：
- 每个分组都要携带控制信息（头部开销）
- 分组可能乱序到达，需要在目的端重新排序
- 存储转发仍有一定时延
三种交换方式对比
| 对比项 | 电路交换 | 报文交换 | 分组交换 |
|---|---|---|---|
| 建立连接 | 需要 | 不需要 | 不需要 |
| 独占线路 | 是 | 否 | 否 |
| 存储转发 | 否 | 是（整个报文） | 是（单个分组） |
| 存储转发时延 | 无 | 高 | 较低 |
| 完成传输总时间 | 最少 | 最多 | 较少 |
| 节点缓存开销 | 无 | 高 | 低 |
| 是否支持差错控制 | 不支持 | 支持 | 支持 |
| 数据是否有序到达 | 是 | 是 | 否（数据报方式） |
| 额外控制信息 | 否 | 是 | 是（且占比较大） |
| 线路利用率 | 低 | 高 | 非常高 |
| 适用场景 | 连续大量数据、传输时间远大于建连时间 | 容忍时延的批量数据 | 突发性数据通信 |
408 做题口诀：电路交换看"独占"，报文交换看"整存整转"，分组交换看"分片转发"。
分组交换的两种方式
分组交换又分为数据报方式和虚电路方式：
| 对比项 | 数据报 | 虚电路 |
|---|---|---|
| 建立连接 | 不需要 | 需要（建立虚电路） |
| 路由选择 | 每个分组独立选路 | 建立时确定路径，后续分组沿同一路径 |
| 分组顺序 | 可能乱序到达 | 按序到达 |
| 可靠性 | 由高层协议保证 | 网络层保证 |
| 代表 | IP 网络（因特网） | ATM 网络 |
因特网采用的是数据报方式的分组交换，这是 408 的一个基本常识。
计算机网络的分类
按覆盖范围
| 类型 | 覆盖范围 | 典型技术 |
|---|---|---|
| 广域网 WAN | 几十到几千公里 | PPP、HDLC |
| 城域网 MAN | 一个城市范围 | 以太网技术为主 |
| 局域网 LAN | 几十米到几公里 | 以太网、Wi-Fi |
| 个人区域网 PAN | 几米范围 | 蓝牙 |
按使用者
- 公用网：电信公司建设和运营，面向公众
- 专用网：某组织或部门自建，不对外开放（如军事网、铁路网）
按交换方式
- 电路交换网络
- 分组交换网络（数据报 / 虚电路）
按传输技术
- 广播式网络：所有联网计算机共享一个公共通信信道，发送的分组所有计算机都能"收听"到，通过检查目的地址决定是否接收。局域网普遍采用广播式通信
- 点对点网络：每条物理线路连接一对计算机，若无直接连接则需通过中间节点存储转发
按拓扑结构
| 拓扑结构 | 特点 | 缺点 | 常用于 |
|---|---|---|---|
| 总线型 | 建网容易，增减节点方便，节省线路 | 重负载效率低，总线故障影响全网 | 局域网 |
| 星型 | 便于集中控制和管理 | 成本高，中央设备故障敏感 | 局域网（最常见） |
| 环型 | 信号沿环单向传输 | 单点故障可能影响全网 | 令牌环局域网 |
| 网状型 | 可靠性高，容错能力强 | 控制复杂，线路成本高 | 广域网 |
按传输介质
有线网络（双绞线、同轴电缆、光纤）和无线网络（蓝牙、Wi-Fi、微波等）。
性能指标一览
这部分内容在下一篇 性能指标 中详细展开，这里先列出概念：
- 速率：数据传输的速率，单位 bit/s（bps）
- 带宽：网络通信线路能传送数据的能力，单位 bit/s
- 时延：数据从发送方到接收方经历的总时间
- 时延带宽积：传播时延 x 带宽，表示链路上同时存在的比特数
- 往返时间 RTT：数据从发送方到接收方再回来的时间
- 吞吐量：单位时间内通过某个网络或信道的实际数据量
- 利用率：信道或网络的使用程度
易错点
1. 分组交换一定比电路交换好吗？
不一定。如果通信双方有大量持续数据传输（比如视频通话），电路交换的专用通路反而效率更高。分组交换更适合突发性通信（时而发数据，时而空闲）。
2. 报文交换和分组交换的根本区别
二者都是存储转发方式，核心区别在于数据单位的大小。报文交换转发整个报文，分组交换将报文切成小的分组后转发。这使得分组交换可以流水线转发，大幅降低时延。
3. 数据报和虚电路容易与"电路交换"混淆
虚电路虽然也要"建立连接"，但它建立的是逻辑通路，链路并不被独占。而电路交换建立的是物理层面的独占通路。
高频考点清单
- internet 与 Internet 的区分
- 计算机网络的组成（组成部分 / 工作方式 / 功能组成三个角度）
- 三种交换方式（电路 / 报文 / 分组）的对比和各自特点
- 分组交换的优势：流水线转发、统计时分复用、线路利用率高
- 数据报方式 vs 虚电路方式
- 网络分类（按覆盖范围、按传输技术、按拓扑结构）
- 基本性能指标的概念辨析