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「专栏简介」：此文章已录入专栏《计算机网络零基础快速入门》

学习目标

1. 了解什么是网络，有哪几种网络？
2. 了解什么是网络拓扑，常见的拓扑结构有哪几种？
3. 了解网络都有哪些性能指标，这些指标的含义是什么？
4. 了解什么是网络模型，网络模型分为哪些？

一、什么是计算机网络

计算机网络是一个连接分散计算机设备以实现「信息传递」的系统

简单来说就是将多台计算机「连接」在一起，使计算机之间可以互相通信。

二、网络分类

互相连接的计算机数量越多，所占的地方也就越大，按照「地理范围」划分，可以将网络分为四种：局域网、城域网、广域网 和 互联网。

1）局域网

​局域网（Local Area Network）简称 LAN ，是最常见、应用最广的一种网络。局域网覆盖的地区范围小，点数没有限制，少到两台，多到几百台；比如公司、学校的网络，就是一个局域网。

2）城域网

城域网（Metropolitan Area Network）简称 MAN ，可以说是局域网在地理位置上的延伸。通常以城市为单位，连接城内的多个局域网。

3）广域网

广域网（Widw Area Network）简称 WAN ，连接不同城市之间的城域网或局域网。

4）互联网

互联网（ Internet ），经常被音译成因特网、英特网。通常是指逻辑上全球互连的国际网络。实际上，它是一个概念性的东西，两台能够彼此通信的机器，也可以叫互联网。

上面介绍了几种网络，其实现实生活中，我们遇到最多的是局域网，因为它可大可小。

我们平时出门时，会用到某某地图，看一下目的地的位置以及通往目的地的路线。在局域网中，也有这种地图，用来描述局域网中「设备的位置」，以及设备之间的「连接关系」，局域网的这种地图，叫做网络拓扑图。

三、网络拓扑

网络拓扑图是指用各种设备使用传输介质互联的物理布局。

常见的拓扑结构有四种：星型、树型、总线型、环型。

1）星型

星型结构以一个「核心节点」为中心，其余所有设备与中心节点「互连」。

中心节通常是一个集线器或者交换机，起到一个控制中心的作用。传输数据时，先发送给中心节点，由中心节点发送给目标节点；因此，任意两个节点的通信只需要两步，传输速度快，但安全性低，一旦中心节点出现问题，就会导致全网瘫痪。

2）树型

树型结构就是树状图那种分级结构。

节点之间可以双向传输，结构简单、灵活，但安全性低，任意节点出现问题，都会影响整个网络的正常运行。

3）总线型

总线型结构使用一个「总线」连接所有设备。

网络所有节点的数据都通过总线传输，效率较低，但安全性高，单一节点出现问题时，对整体网络影响很小。因此，总线型结构是使用最普遍的一种网络结构。

4）环型

环型结构的设备「首尾相连」形成一个闭环

设备和线路比较节省，只有一条传输通道，通信效率低、并且安全性差，单一节点出现问题，就会导致全网瘫痪。

四、网络模型

互联网是一个极其复杂且庞大的网络，里面充斥着各种各样的设备和协议，为了能够系统化的管理，人们按照功能划分为多个小的模块，也就是分层的方式，以减小管理的难度，每一层只负责自己的功能，层与层之间使用接口连接，每一层的改进不会影响其他层。

常见的分层结构有三种：七层模型、四层模型 和 五层模型。

1）七层模型

七层模型也叫 「OSI参考模型」，是国际标准化组织（ISO）制定的标准体系。

它将网络分为七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

七层模型是一种理想化，现实生产环境中很难满足，因此应用较少。

2）四层模型

四层模型是指「TCP/IP参考模型」 ，是从实际生产环境中演化出来的网络体系结构。

它将网络分为四个层次：网络接入层、网络层、传输层、应用层。

3）五层模型

五层模型就叫「五层参考模型」 ，是为了方便学习而抽象出来的参考模型。

它将网络分为五个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。

后续的文章中，我们也将按照五层参考模型来学习计算机网络。

五、性能指标

工作交流中，通常会使用一些「专业名词」。

比如客户问你：我们网络时延比较大，应该怎么优化？

你跟她说你不知道，那场面不要太尴尬。

接下来，我们就学习几个比较常用的网络性能指标。

1. 比特

计算机之间使用 0101 进行通信，每一个0或1称为一个 「比特」，单位是「位」。
每8个比特相当于1个字节，即 8 bit = 1 Byte

比特之间的换算关系如下：

• 1KB = 2¹⁰ B = 1024 B = 1024 * 8 b
• 1MB = 2¹⁰ KB = 1024 KB
• 1GB = 2¹⁰ MB = 1024 MB
• 1TB = 2¹⁰ GB = 1024 GB

2. 速率

计算机在传输数据时，是一个比特一个比特进行传输的，每次传输一个0或一个1。

单位时间内能够传输多少个比特称为 「速率」。

比如计算机1秒内发送了10个比特（0101010101），那么速率就是10比特每秒

单位时间内传输的比特个数越多，速率也就越高。

速率的单位由低到高可以分为 b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s

速率之间的换算关系如下：

• 1 kb/s = 10³ b/s = 1000 b/s
• 1 Mb/s = 10³ kb/s = 10⁶ b/s
• 1 Gb/s = 10³ Mb/s = 10⁶ kb/s = 10⁹ b/s
• 1 Tb/s = 10³ Gb/s = 10⁶ Mb/s = 10⁹ kb/s = 10¹² b/s

需要注意的是，比特在用在「存储」单位时，换算单位是 1024

而用在「速率」单位时，换算单位是 1000

3. 带宽

单位时间内能传输的最大速率称为「带宽」。

比如我的电脑是百兆网线，1秒钟内最多能传输100M个比特，那么带宽就是100M/s

4. 吞吐量

单位时间内传输的比特个数称为「吞吐量」

比如电脑1秒内传输了100M个比特，那么吞吐量就是100M/s

5. 时延

数据从一端传送到另一端所消耗的时间称为「时延」，单位 s。

比如我向你发送一条消息，从我发出消息开始，到你收到消息结束，一共经过了10秒，那么时延就是 10s

6. 往返时延RTT

从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方的确认所消耗的时间称为「往返时延」

比如我向你发送一条消息，你收到消息后会向我返回一个确认信息，告诉我你收到我的消息了；从我发送消息开始，到我收到你的确认信息结束，一共经过了10秒，那么往返时延就是 10s

测试往返时延可以使用 ping 命令，比如测试我的电脑到百度的往返时延

D:\>ping www.baidu.com正在 Ping www.a.shifen.com [110.242.68.4] 具有 32 字节的数据:
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=15ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=14ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=15ms TTL=52
来自 110.242.68.4 的回复: 字节=32 时间=14ms TTL=52110.242.68.4 的 Ping 统计信息:数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
往返行程的估计时间(以毫秒为单位):最短 = 14ms，最长 = 15ms，平均 = 14ms

4次ping命令的平均时间是 14ms，那么往返时延就是 14ms（14毫秒）