21-05-06-计网自顶向下方法

第 1 章

1.1 什么是因特网

1.1.1 具体构成描述

分组类似卡车，通信链路类型高速公路和公路，分组交换机类似路的分岔口，卡车选择运输网络一条路，分组选择计算机网络一条路径

1.1.3 什么是协议

1.人类活动的对比

人与人之间的问候交流，学生与教师之间的提问回答的约定俗成的工作

2.网络协议

当在Web浏览器输入一个网页的URL：

• 我的计算机向服务器发送一条连接请求报文，并等待回答

• web服务器最终收到连接请求报文，并返回一条连接响应报文

• 我的计算机得知请求该web文档正常以后，计算机则在一条get报文中发送要从这web服务器取回的网页名字

• web服务器向我的计算机返回该web网页

协议：定义了在多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及发送（接收）一条报文或其他事件所采取的动作

1.2 网络边缘

端系统（主机）交互

主机

• 客户端
• 服务端：大型数据中心

1.2.1 接入网

1.家庭接入

远古时代的电话线上网

光纤上网

2.企业（家庭）接入：以太网和WiFi

1.3 网络核心

1.3.1 分组交换

1.存储转发传输

指在交换机能够开始向输出链路传输该分组第一个比特前必须要接收到整个分组

通过 N 条速率为 R 的链路组成的路径（即源和目的地之间有 N - 1 台路由器），从源到目的地发送一个分组的端到端时延是

d端到端：N * L / R

P个分组：(P - 1) * L / R

2.排队时延和分组丢失

输出缓存：每个输出链路都有一个输出缓存，但链路在发送其他分组时新到的分组需要存储其中，进行等待

输出缓存满时将出现分组丢失

1.3.2 电路交换

1.复用

• 频分复用

• 时分复用

2.与分组交换的比较

例子：

• 分组交换：到餐馆就餐，人多就排队
• 电路交换：提前打电话订餐，时间到就餐

总而言之，分组交换性能优于电路交换

1.4 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

1.4.1 时延概述

（1）处理时延：

检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间、检查比特差错

（2）排队时延：

在输出缓存中排队时间

（3）传输时延：

一个分组从 1 比特到全部被推出路由器的时间，n bit / (链路传输速率) （发射）

（4）传播时延：

分组从一个路由器到另外一个路由器的时间

总时延由这些全部相加

1.4.2 排队时延和丢包

a：分组到达队列的平均速率

R：传输速率，链路发射一个分组的时间

L：分组多少比特

La / R：流量强度

1.4.3 端到端时延

d proc：路由器和源主机处理时延

d prop：链路传播时延

R：输出速率（发射）

L：分组长度

d trans = L / R

端到端时延

d end-end = N(d proc + d trans + d prop)

1.4.4 计算机网络中的吞吐量

吞吐量：min = {R1,R2,...RN}

吞吐量取决于数据流过的链路的最小传输速率

1.5 协议层次及其服务模型

1.5.1 分层的体系结构

1.协议分层

各层的所有协议被称为协议栈

物理层、链路层、网络层、运输层、应用层

（1）应用层

网络应用及他们的应用层协议存留的地方

• HTTP：web文档的请求和传送

• SMTP：电子邮件报文的传送

• FTP：两个端系统的文件传送

• DNS：域名解析

报文：一个端系统的应用程序使用协议与另外一个端系统中的应用程序交换信息分组

（2）运输层

在应用程序端点之间传送应用层报文

两种运输协议：

• TCP

面向连接；确保传递；流量控制；将长报文划分为短报文，提供拥塞控制

• UDP

无连接服务；没有可靠性；没有流量控制；没有拥塞控制；运输层分组称报文段

（3）网络层

将数据报的网络层分组从一台主机移到另一台主机

网际层协议IP；路由选择协议；经常称IP层

（4）链路层

将分组从一个节点移到路径下的另一个节点，在每个节点，网络层将数据报下传到链路层，链路层沿着路径将数据报传输给下一个节点，在该下一个节点，链路层将数据报上传给网络层

链路层分组称为帧

（5）物理层

将链路层的帧中的一个个比特从一个节点移到下一个节点

2.ISO模型

表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义，入压缩和加密，数据描述等

会话层：数据交换的定界和同步功能，如建立检查点和恢复方案

1.5.2 封装

封装：

应用层报文到运输层，加上了运输层首部信息，这信息将被接收端使用

应用层报文 + 运输层首部信息 == 运输层报文段，即封装了应用层报文

运输层到网络层，加上了源和目的端系统地址等网络层首部信息

运输层报文段 + 网络层首部 == 网络层数据报

网络层数据报 + 链路层首部信息 == 链路层帧

一个分组有两种类型的字段：

• 首部字段
• 有效载荷字段：通常是来自上一层的分组

第 1 章课后答案