计算机网络笔记001

讲义

1.计算机网络的定义  

定义： 一批独立自治的计算机系统的互连集合体  

说明： 独立自治的计算机系统， 互连的手段是各种各样的， 依据协议进行 工作  

2.计算机网络和通信网络  

通信网络： 重点研究通信终端（电话等）与通信网络， 以及通信网络内部 的通信问题  

计算机网络： 重点研究计算机联网 

3. 计算机网络和分布式系统  

分布式系统是一种建立在计算机网络之上的、 具有高度内聚性 ( Cohesiveness ) 和透明性 ( Transparency ) 的系统， 呈现给用户的是一 个统一的系统， 好像是一台计算机  

计算机网络是独立自治的计算机系统的互连集合体， 用户看到的还是不同 的计算机  

发展趋势是计算机网络与分布式系统逐渐统一

### 课堂讨论：计算机网络的定义

#### 老师：同学们，今天我们来讨论计算机网络的定义和相关概念。首先，我们来讲讲计算机网络的基本定义。谁能告诉我什么是计算机网络？🤔

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#### 学生A：老师，我觉得计算机网络就是把很多台计算机连接起来，让它们可以互相通信。

#### 老师：没错，这是一部分。计算机网络就是一组互相连接的计算机，允许它们共享资源和信息。那么，有谁知道计算机网络的核心要素有哪些吗？😊

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#### 学生B：嗯，是不是包括硬件和软件？比如路由器、交换机，还有一些协议。

#### 老师：回答得很好！计算机网络的核心要素包括硬件设备、软件和协议。我们可以把计算机网络定义为通过硬件设备和软件互相连接的独立自治的计算机系统，它们通过协议进行通信。那么，什么是“独立自治”呢？谁来解释一下？🤓

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#### 学生C：老师，独立自治是不是说每台计算机都是独立运作的，但它们可以通过网络连接起来？

#### 老师：对的！独立自治就是指每台计算机独立工作，但可以通过网络互相连接。那什么是“互连集合体”呢？🤨

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#### 学生D：互连集合体就是通过网络设备把这些独立的计算机连接成一个整体。

#### 老师：非常好！这就是互连集合体。我们再来讲讲协议，谁能解释一下协议是什么？😊

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#### 学生E：协议就是计算机之间交流的规则和标准，就像人类的语言。

#### 老师：对！协议就像计算机之间的语言翻译器，确保它们能够互相理解和通信。现在，我们来看看计算机网络和通信网络有什么区别。谁来试试？🤔

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#### 学生F：通信网络是不是更关注通信终端和内部通信问题，比如电话网络？

#### 老师：完全正确！通信网络研究的是通信终端（如电话）和内部通信问题，而计算机网络则更关注计算机之间的联网和通信，比如我们的Wi-Fi网络。举个例子，通信网络像电话网络，而计算机网络像我们家里的Wi-Fi网络。大家觉得这样理解清楚吗？🤓

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#### 学生们：清楚了！👍

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#### 老师：好，那我们再深入一点，来讨论计算机网络和分布式系统。谁知道它们之间的关系是什么？🤔

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#### 学生G：老师，分布式系统是不是建立在计算机网络之上的？它们好像更紧密结合，用户感觉像在用一台电脑。

#### 老师：说得对！分布式系统建立在计算机网络之上，具有高度内聚性和透明性，用户感觉像在使用一台计算机。比如，云计算服务就是一个很好的例子。相反，计算机网络只是独立自治的计算机系统互连，用户能看到的是不同的计算机。大家能理解这个区别吗？😊

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#### 学生们：明白了！👍

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#### 老师：很好！最后，我们来讨论一下计算机网络和分布式系统的发展趋势。有人知道未来它们的趋势会是什么吗？🤔

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#### 学生H：我觉得它们会逐渐融合，形成一个更统一的系统。比如，现在很多服务都把本地计算和云计算结合在一起。

#### 老师：完全正确！计算机网络和分布式系统会逐渐融合，形成一个更统一的系统。现在很多应用程序都同时使用本地计算和云计算，提供无缝的用户体验。比如，Google Docs 让你在本地编辑文档，同时自动同步到云端。这样解释清楚了吗？😊

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#### 学生们：清楚了！谢谢老师！

### 课堂讨论：内聚性和透明性

#### 老师：同学们，今天我们要讨论两个重要概念：内聚性（Cohesiveness）和透明性（Transparency）。这些概念在分布式系统中非常关键，因为它们让用户感觉像是在使用一台计算机。谁能尝试解释一下什么是内聚性？🤔

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#### 学生A：内聚性是不是指系统内部各部分之间的紧密连接和协作，就像团队合作一样？

#### 老师：很好！内聚性就是指系统内部各部分之间的紧密连接和协作，使得整个系统表现得很一致。就像一个高效的团队，每个成员都知道自己的角色，并且紧密配合实现共同目标。那谁能举个例子来说明内聚性？😊

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#### 学生B：我想到的是微服务架构。比如一个电商网站，订单服务、支付服务和用户服务都是独立的，但它们通过API紧密协作，用户下单时感觉系统是一个整体。

#### 老师：非常好！这是一个很好的例子。微服务架构中的各个服务虽然独立，但通过API紧密协作，表现出高度的内聚性。再举两个例子，谁来试试？🤔

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#### 学生C：还有企业里的ERP系统，各个模块如财务、采购和库存管理虽然独立，但数据共享和流程紧密结合。

#### 学生D：云计算平台也是，像AWS，不同的服务如存储、计算和数据库虽然独立，但通过一个统一的管理界面和API协作，用户感觉是一个整体。

#### 老师：很好！你们举的例子都很贴切。内聚性让系统内部各部分像一个整体一样工作。现在我们来讨论透明性。谁能解释一下什么是透明性？😊

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#### 学生E：透明性是不是指用户在使用系统时，看不到复杂的内部过程，就像我们用手机，感觉不到后台的数据处理？

#### 老师：对的！透明性就是指用户在使用系统时，不需要了解或感知到系统内部的复杂性。系统对用户来说是“透明”的，使得用户体验更加简洁和流畅。谁能举个例子说明透明性？🤓

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#### 学生F：比如云存储服务，像Google Drive，我们上传文件后，不需要知道文件是存在哪个服务器上，系统自动管理和同步。

#### 老师：非常好！这是一个典型的透明性例子。再来两个例子，谁来试试？😊

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#### 学生G：还有CDN（内容分发网络），用户访问网站时，不知道内容具体从哪个服务器获取，但系统自动选择最快的路径。

#### 学生H：虚拟化技术也是，用户在虚拟机上运行应用，不知道底层是哪个物理服务器在提供资源。

#### 老师：很好！你们的例子都很贴切。透明性使得用户不需要了解系统内部的复杂性，提供了简洁和一致的用户体验。总结一下，内聚性和透明性是分布式系统中非常重要的特性，它们让系统表现得像一个整体，使用户体验更加流畅和高效。大家还有什么问题吗？😊

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#### 学生们：没有了，老师，谢谢您！👏

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### 思路和助记法

#### 思维导图构建步骤

1. **中心主题**：
   - **主节点**：计算机网络的定义

2. **主要分支**：
   - 定义
   - 计算机网络和通信网络
   - 计算机网络和分布式系统
   - 发展趋势

3. **解释名词**：在每个主分支下对相关名词进行解释，使用联想和创意的方式增强记忆。

#### 思维导图示例

- **中心主题**：计算机网络的定义
  - **定义**
    - **独立自治**：每台计算机独立工作，但可以互相连接。
    - **互连集合体**：通过网络设备将计算机连接成一个整体。
    - **协议**：计算机之间交流的规则和标准。
  - **计算机网络和通信网络**
    - **通信网络**：研究通信终端（如电话）和通信网络的内部通信问题，例如，电话的通话网络。
    - **计算机网络**：研究计算机之间的联网和通信，例如，家里的 Wi-Fi 网络。
  - **计算机网络和分布式系统**
    - **分布式系统**：建立在计算机网络之上，具有高度内聚性（Cohesiveness）和透明性（Transparency），用户感觉像在使用一台计算机。比如，使用云计算服务时，感觉像在用一台强大的电脑。
    - **计算机网络**：独立自治的计算机系统互连，用户看到的是不同的计算机。比如，办公室里的多台电脑通过局域网连接。
  - **发展趋势**
    - **统一**：计算机网络和分布式系统逐渐融合，形成一个更统一的系统。例如，现在越来越多的服务将本地计算和云计算结合在一起。

#### 助记法

- **联想**：
   - 将“协议”想象成计算机之间的“语言翻译器”。
   - 将“独立自治”想象成一群独立的“岛屿”，通过“桥梁”（网络设备）互相连接。
- **故事**：编一个小故事，比如“计算机们开了个大派对，通过‘语言翻译器’（协议）来互相交流”。
- **互动**：制作卡片，每张卡片上写一个名词或定义，并和朋友一起玩问答游戏。

### 思维导图

```plaintext
中心主题：计算机网络的定义
|
|-- 定义
|    |-- 独立自治：每台计算机独立工作，但可以互相连接。
|    |-- 互连集合体：通过网络设备将计算机连接成一个整体。
|    |-- 协议：计算机之间交流的规则和标准。
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|-- 计算机网络和通信网络
|    |-- 通信网络：研究通信终端（如电话）和通信网络的内部通信问题，例如，电话的通话网络。
|    |-- 计算机网络：研究计算机之间的联网和通信，例如，家里的 Wi-Fi 网络。
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|-- 计算机网络和分布式系统
|    |-- 分布式系统：建立在计算机网络之上，具有高度内聚性和透明性，用户感觉像在使用一台计算机。比如云计算服务。
|    |-- 计算机网络：独立自治的计算机系统互连，用户看到的是不同的计算机。比如局域网。
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|-- 发展趋势
     |-- 统一：计算机网络和分布式系统逐渐融合，形成一个更统一的系统。例如，本地计算和云计算结合在一起。
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