计算机网络和因特网

笔者阅读《计算机网络------自顶向下方法》第七版第一章所作笔记如下，主要为计算机网络和因特网的基本认识

1. 什么是因特网

1.1 因特网的两种概念解释

• 角度一：因特网的基本硬件和软件组成

  • 端系统、主机
    • 通信链路
    • 分组交换机
      • 路由器
      • 链路层交换机
  • 端系统通过因特网服务提供商(ISP)接入网络

• 角度二：根据为分布式应用程序提供服务的基础设施来描述因特网

  • 分布式应用程序
  • 因特网作为发布应用程序的方式
  • 端系统提供套接字接口

1.2 协议

协议定义了在两个或者多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接受一条报文或者其他事件所采取的动作

2 接入网（网络边缘）

处于计算机网络边缘的终端设备如PC、智能手机、服务器等都属于网络边缘，首先关注的是这些终端设备如何接入网络。

2.1 家庭接入入方式

• 数字用户线(DSL、Digital Subscriber Line)

  ​ 电话线

• 电缆

• 光纤到户(FTTH、Fiber To The Home)

• 拨号

• 卫星

2.2 企业接入方式

• 以太网
• WiFi

2.3 广域无限接入

• 3G
• LTE 长期演进

2.4 物理媒介

• 双绞铜线
• 同轴电缆
• 光纤
• 陆地无线电信道
• 卫星无线电信道

3. 网络核心

3.1 分组交换

端系统之间彼此交换的数据为报文，执行控制功能，也可以包含数据

将长报文划分为较小的数据块，称为分组

在源和目的地之间，分组通过通信链路和分组交换机传送。

• 采用存储转发传输
• 具有时延和丢包现象
• 通过转发表和路由选择协议选择转发链路（问路的例子）

3.2 电路交换

在电路交换网络中，端系统通信会话期间，预留了端系统减沿路径通信所需要的资源(缓存、链路传输速率)。

传统的电话网络：在发送消息之前，必须在发送方和接收方之间简历一条链接。

• 时分复用
• 频分复用

3.3 分组交换和电路交换的比较

分组交换类似于 不需要预订的餐馆

• 不能保证每次到达时都能够安排顾客

而电路交换类似与 需要预订的餐馆

• 具有预订的资源占用和繁琐步骤

分组交换更好的实现了共享带宽、比电路交换的方式更简单有效、成本更低

3.4 网络的网络

因特网服务提供商 ISP

IXP 对等ISP的因特网交换点

如今的因特网由十多个第一层ISP和数十万个较低层的ISP组成。谷歌等内容提供商也建立了专用网络直接与低层的ISP相连。

4. 分组交换网络中的时延、丢包和吞吐量

4.1. 时延

分组交换网络中时延主要由以下类型

• 节点处理时延

  ​ 检查差错等耗时

• 排队时延

  ​ 网络拥塞

• 传输时延

  ​ 推送到链路上所耗费的时间

• 传播时延

  ​ 某比特从一台路由器传输到 另一台所需要的时间

4.2 丢包

由于分组交换机只能存储有限的容量，当到达的分组发现排队队列已满时就会丢弃当前分组，造成丢包。

4.3 端到端时延

端到端之间每个节点时延的总和。

4.4 吞吐量

• 瞬时吞吐量

  某瞬间，目的地主机所接收的速率

• 平均吞吐量

  接收F比特用去T秒时，平均吞吐量为F/T

吞吐量的大小是瓶颈链路速率

5. 协议层次及其服务模型

5.1 五层网络协议栈

5.2 OSI模型

开发系统互联模型

在应用层下加入了表示层和会话层。

5.3 封装