《计算机网络：自顶向下方法》学习笔记-第一章（1）

第一章：因特网

PART ONE

（1）因特网

1. 因特网构成：

• 主机/端系统：运行网络应用程序

• 通信链路（公路/铁路）（光纤，人造卫星...） 传输速率（带宽）

  • 分组（卡车）：一台主机向另一台主机发送数据，发送的端系统要首先对数据进行分段，并且给每一段加上首部字节，这样形成的数据包成为分组

• 分组交换机

  • 种类：链路层交换机+路由器

  • 原理：从一条入通信链路接收分组，从另一条出通信链路转发这个分组。

2. 因特网的工作模式：端系统——>接入\(Internet\)（通过互联网服务提供商\(ISP\)​）

3. \(ISP\)

• \(ISP\)给端系统提供各种类型的网络接入(住宅宽带接入，高速局域网接入，无线接入等等)。

• 低层的\(ISP\)（公司\(ISP\)，大学\(ISP\)）通过国家的国际的高级\(ISP\)（\(AT\&T\)等）连接起来

• 这些\(ISP\)网络运行\(IP\)协议，遵循一定的习惯。

4. 种类：公共因特网，内联网（公司内网，内部主机不能与外部主机交换信息，通过防火墙限制）

5. 分布式应用程序

需要在不同的端系统上相互交换数据的应用程序是分布式应用程序。因特网首先作为基础设施为这种程序提供服务。

而且，由于应用程序只能运行在端系统上，端系统提供了一种应用程序编程接口\(（API）\)，规定了运行在一个端系统上的应用程序和另一个端系统上的应用程序进行数据交换的方式

（写信要送给别人需要遵循的去邮局办理的一系列操作，可以类比因特网\(API\)）。

（2）协议

协议：控制因特网中信息的接收和发送，定义了不同的通信实体之间交换的报文格式和次序。

种类：\(TCP（传输控制协议），IP（网际协议），HTTP，Skype，802.11\)，\(IP\)协议定义了路由器和端系统发送和接收分组的格式。\(TCP/IP\)协议最重要。

（3）因特网标准

\(RFC+IETF\)

\(RFC（request\; of\; comment）\)：一系列以编号排定的文件，包括了世界上所有的互联网通信协议，还有其他绝大多数互联网的标准。

\(IETF\)（因特网工程任务组）:一个民间组织，维护互联网架构和正常运行。

（4）网络结构：

• 网络边缘：

• • 主机：客户机/服务器（C/S架构）（客户机程序发出请求，从服务器程序上接受服务）

  • 服务器配备大容量存储器并安装数据库系统，用于数据存放（\(Web\)页面，流视频，电子邮件）和数据检索；客户端安装专用的软件，负责数据的输入、运算和输出。

    客户机和服务器都是独立的计算机。当一台连入网络的计算机向其他计算机提供各种网络服务（如数据、文件的共享等）时，就被叫做服务器。那些用于访问服务器资料的计算机则被叫做客户机。

• 网络核心：

• • 路由器：连接多个不同的网络的硬件设备（能够理解不同的协议并且将非\(TCP/IP\)​网络连接到因特网上）

• 通信链路：

• • 网络中两个节点的物理连接通道。

PART TWO

（1）网络边缘（网络的接入层）构成：

1. 主机（端系统），可以运行应用程序（\(IE\)等等）
2. 接入网（物理链路，链接端系统和边缘路由器）
3. 物理媒体（双绞铜线，同轴电缆，光缆卫星无线电信道(电话)）

（主机：计算机出去输入输出部分之外剩下的）

（2）网络应用的通信类型：

• 客户/服务器模型（\(C/S\)）

• 对等模型（\(P2P\)​）:同时承担服务器和客户两个角色（微信电话）。

（3）接入网：

网络接入大致可以分为：住宅接入，公司接入，无线接入

1. 住宅接入：数字用户线\(DSL\)（一般由电话公司提供）和混合光纤同轴电缆\(HFC\)

• 数据传输速率是不对等的，下载比上传的速率要高。
  • \(DSL\)​将通信链路分成三个频段，高速下行信道，中苏上行信道，普通双向电话信道。
  • \(HFC\)划分成上行信道和下行信道。

2. 公司接入：局域网\(（LAN）\)被用于连接主机和边缘路由器，以太网技术是公司网络中最流行的接入技术。

3. 无线接入：无线局域网（用户与几十米内的基站传输分组），广域无线接入网（基站由电信提供商管理，提供服务的半径数万米）

   • \(WIFI（基于IEEE\; 802.11）\)​​属于无线局域网
   • \(3G/4G/5G\)属于广域无线因特网

PART THREE

网络核心

（1）电路交换和分组交换

电路交换网络：沿着端系统通信路径为端系统通信提供的资源（缓存和链路传输速率）会被预留。例：电话网络，需要先建立一条连接（称作电路）然后维护。

分组交换网络：缓存和链路传输速率不被预留。例：因特网。

（1）电路交换*（非重点）////

通过频分多路复用\((FDM)\)/时分多路复用\((TDM)\)实现.

\(FDM：\)每条连接专用一个频段（例：电台）

\(TDM：\)传输的帧速度*一个时隙的比特数=传输速率，时隙数就是最多能提供的电路数。

（2）分组交换（Q：分组交换中的时延和丢包现象是什么原理）

应用程序需要交换报文，主机把报文分割成分组（数据块），通过通信链路和分组交换机进行传输，传输过程中：

1. 使用一条通信链路的最大传输速率进行传输，由于分组交换机在链路输入端使用存储转发传输，需要先接受到整个分组再进行输出，所以有时延。总时延和分组交换机的个数和分组长度，传输速度有关。
2. 对于分组交换机中的每一条链路，有一个对应的输出缓存（输出队列），用来存储准备发送出去的分组。但可能会出现某条链路需要输出多个分组的情况，这时候根据queue的定义，后进入的分组后出去，需要等待一段时间，这是排队时延。如果分组太多，缓存被充满了，会出现丢包/分组丢失的现象。

（3）分组交换的统计多路复用效率更高。