【计算机网络】网络、互联网、因特网：别再傻傻分不清楚！一套图看懂现代网络通信骨架

1. 因特网概述

1.1. 网络、互联网、因特网

• 网络由若干结点和连接这些结点的链路组成
• 多个网络还可以有路由器连接起来，形成一个覆盖范围更广的网络（互联网），有歌更形象的说法，因特网是“网络的网络”
• 因特网是世界上最大的互联网络

1.2. 因特网发展的三个阶段

因特网服务提供者ISP（Internet Service Provider）

• ISP作为因特网服务提供者，它从因特网管理机构申请了成块的IP地址，个人用户或者机构通过缴费形式，来从ISP获得IP地址，从而获取互联网通信资格
• 国内的ISP主要就是三大运营商

基于ISP三层结构的因特网

• 这里需要注意的是，这张图只是一个示意图，因为随着互联网的发展，因特网的结构已经越来越复杂，很难简单地进行描述
• 任何一个已经接入因特网的用户，都能够通过调制调解器、路由器，成为一个ISP

1.3. 因特网的组成

从功能上看因特网可以分成两部分：

• 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机构成，这部分是用户直接使用，用来进行通信（传输数据、音频、视频）、资源共享
• 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）

补充知识，路由器是实现分组交换的关键构件

2. 三种交换方式

交换方式主要分为以下三种：

• 电路交换
• 分组交换
• 报文交换

2.1. 电路交换

首先我们先明确一个道理就是，想要让所有电话两两相连是不现实的，举一个例子，如果只有两台电话我们需要两根电话线，但是如果有五台电话我们就需要使用是跟电话线，那如果电话的数量继续增长……

所以直接使用线路连接电话，这显然是不现实的，于是人们发明了电话交换机：

也就是将电话连接到电话交换机上，然后根据需要动态地接通需要连接的两台电话机。

• 电话交换机接通电话线的方式成为电路交换
• 从通信资源分配的情况来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源
• 电路交换的三个步骤：
  • 建立连接（分配通信资源）
  • 通话（一直占用通信资源）
  • 释放连接（归还通信资源）

这种方式在原理上似乎可以解决问题，但是不难看出通过电路交换，线路的传输效率很低。

2.2. 分组交换

什么是分组交换？我们通过下面这张图来解释一下：

假设H6需要向H2放松消息，通常我们将整条消息称作报文：

1. 在发送数据之前，会将较长的报文划分成更小的等长数据段
2. 在每一个数据段前面加上必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组，可以简称为包（首部也可称作包头）
3. 分组交换机接收到一个分组之后，先将分组暂时储存下来，检查其首部，按照其中的目的地址进行查表转发，通过找到的接口，将分组转发到下一个分组交换机
4. 最终到达主机H2，收到之后，去掉首部后，将个数据段还原出原始报文

屏幕录制 2025-10-23 140126

从上面可以看出分组交换的过程中，

1. 在H6时的发送顺序不一定等于H2的接受顺序
2. 不同分组可以走不同的路由

最后我们总结一下这个过程中的几个角色，及其作用：

• 发送方：构造分组，发送分组
• 路由器：缓存分组，转发分组
• 接收方：接受分组，还原报文

2.3. 报文交换

与分组交换方式类似，报文交换方式的交换结点也是用储存转发的方式，但是区别在于，报文转发的结点并没有对数据进行分组，这也就要求交换结点需要较大的缓存空间。

报文交换的当时主要用于较早的电报通信网，在现在已经被更先进的分组交换替代。

2.4. 三种交换方式的对比

• 电路交换：需要建立连接以及最后的释放连接。但是每一个结点之间是直通形式的，比特流可以直达终点
• 报文交换：可以随时放松报文。在每一个结点都要进行存储转发。
• 分组交换：在报文交换的基础上进行了数据分组，能够降低结点转发的时延，并且因为分组的步骤，有利于进行差错控制。

最后我们总结一下优缺点：

电路交换：

报文交换：

分组交换：

3. 计算机网络的定义和分类

3.1. 计算机网络的定义

• 计算机网络精准定义并未统一
• 计算机网络最简单的定义：一些相互连接的、自治的、计算机集合
  • 互连：是指计算机能够通过有线、无线的方式进行数据通信
  • 自治：是指独立的计算机，有自己的硬件和软件，能够单独运行使用
  • 集合：是指至少有两台计算机
• 现阶段，计算机网络的较好定义

这里注意，互联网所连接的硬件并不仅指一般的计算机，还包括智能手环等一系列智能硬件。并且计算机网络也不一定专门用语传输数据，日后也可能有别的功能。

3.2. 计算机网络的分类

这里用示意图介绍一下按照拓扑结构分类的计算机网络：

总线型网络：使用一根总线将计算机连接起来

• 优点（建网容易，增减结点简单，节省线路）
• 缺点（重负载时通信效率不高，任意一结点出现故障，整个网络瘫痪）

星型网络：将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连

• 优点：方便网络的集中管理与控制
• 缺点：成本较高，中央设备对故障敏感

环状网络：将所有计算机网络接口连接成一个环（可以是单环也可以是双环，环中的信号是单向传输的）

网状型网络：

• 优点：可靠性高
• 缺点：控制复杂，线路成本高

4. 计算机网络常见性能指标

这里有一个需要注意的点，就是数量的单位与速率单位的比较：

这个地方要注意，M、G、T在两个单位间的含义不同！！！