计算机网络 | Chapter1 计算机网络和因特网-EW帮帮网

定义:定义了两个或多个通信实体间所交换报文的格式和次序，以及在报文发送或接收或其他事件方面所采取的行动。protocols define format, order of messages sent and received among network entities, and actions taken on message transmission, receipt

基本要素:语法、语义和同步。

语法:通信数据和控制信息的结构与格式;

语义:对具体事件应发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答;

同步:对事件实现顺序的详细说明。

网络边缘部分（network edge）

包含:端系统end system、接入网access network、物理媒体links;

端系统

运行网络应用程序、处在网络的边缘;

客户/服务器(c/s模型):客户请求，并接收服务器提供的服务;

端对端模型:极少或不采用专门的服务器;

接入网络

将终端系统连接到网络边缘的路由器;

物理介质

物理链路(在发送方和接收方之间，传播位信号)，导引型媒体(信号在固态介质中有相传播)、非导引型媒体(信号在大气空间或外太空空间自由传播):

网络核心部分

相互连接的路由器构成的网络(由互联网因特网系统的分组交换机和链路构成的网状网络);

分组交换和电路交换

分组交换 packet switching

数据被分割成小的数据包(分组)，每个分组独立发送，通过网络中的各种路径传输。所有分组共享网络资源，每个分组使用全部链路带宽:

报文(message)，源端系统向目的端系统发送的完整的数据信息，如图像数据、音频数据等。在传递过程中，报文会被分解为较小的数据块，被称为分组(packet)。

存储转发传输(store-and-forward transmission) 机制，分组交换机必须接收到整个分组，才能向输出链路传输该分组的第一个比特。

输出缓存(output buffer)，用于存储路由器准备发往对应链路的分组，当该链路正忙于传输其它分组时，刚到达的分组必须在输出缓存中等待。

排队时延(queuing delay)，由于分组会遇到在输出缓存中等待的情况，所以分组传输中会存在排队时延。

分组丢失(packet loss)，由于缓存空间有限，当缓存已满时，将出现分组丢失的情况。

转发表(forwarding table)，存在于每台路由器中，用于将目的地址映射成对应的输出链路。路由器通过转发表，判断将当前分组转发到哪一条输出链路。

路由选择协议(routing protocol)，用于自动地设置这些转发表。例如，一个路由选择协议可以决定从每台路由器到每个目的地地最短路径，并使用这些最短路径结果来配置路由器中的转发表。

电路交换 circuit switching

通信双方在数据传输之前必须建立一个专用的物理通信路径(eg.电话网)。网络资源如带宽，被分片;

在电路交换网络中，端系统通信期间，会在沿路预留通信所需要的资源

实现方式

频分复用( FDM) 划分频谱，不同用户不同频段

时分复用(TDM) 划分时间，不同用户不同时隙

分组交换中的时延、丢包和吞吐率（重点）

时延

节点处理时延(Processing Delay)

检查错误位，选择输出链路，数量级很小;

排队时延(Queuing Delay)

等待被发送到输出链路上的时间，取决于路由器的拥塞程度;

传输（发送）时延(Transmission Delay)

将分组送到链路上的时间

L/R (分组大小/链路带宽)

传播时延(Propagation Delay)

分组在链路上传播的时间

d/s (物理链路的长度/介质的信号传播速度)

通过流量强度（traffic intensity）来判断排队时延

La/R(分组大小*平均分组到达率/链路带宽)

若趋近于0，则平均排队时延极小接近于0，若趋近于1，则排队时延趋于无穷大;当分组到达时，队列已满，那该分组奖会丢失(loss)。

带宽

频带宽度或最高数据率;(在时间轴上的信号的宽度随带宽的增大而减小)

吞吐量（ throughput）

在单位时间内通过某个网络的数据量。

瞬时吞吐量(instantaneous throughput)：某一时刻的下载速率，以每秒传送的比特数bps计。比如文件下载时，不断变化的xxxkb/s

平均吞吐量(average throughput)：下载完整个文件的平均速率

瓶颈链路（bottleneck link）的传输速率

min{R1,R2,,,Rn}

补充

1Byte=8bits 1KB=2^10B 1MB=2^20B 1TB=2^30B

1 kbps=10^3 bps 1mbps=10^6bps 1tbps=10^9mbps

协议层次及其服务模型

分层

分层指每层实现一个服务,依赖于直接下层提供的服务;

分层的意义：清楚的结构允许我们对大型复杂系统定义其特定部分，探讨其各部分的关系;模块化使得系统的维护、升级简化:

分层的弊端:各层可能重复较低层功能;。

自顶向下分层为:应用层(Application)，传输层(Transport)，网络层(Network)，数据链路层(Link)，物理层(Physical)

OSI 模型

多了表示层(Presentation) 和会话层(Session) 两层

presentation: allow applications to interpret meaning of data允许应用程序解释数据的含义。

session: synchronization, checkpointing, recovery of data exchange数据交换的同步、检查点设置和恢复

Encapsulation(封装)

意义：对于上一层传来的数据信息，附加上当前层的附加信息。

对于每一层的数据信息，具有两种类型的字段：首部字段(当前层信息) 和有效载荷字段(payload field, 来自上一层)。

计算机1向计算机2发送数据

面对攻击网络（Networks Under Attack）

僵尸网络(botnet)，被黑客入侵设备组成的网络。

病毒(virus)，一种需要某种形式的用户交互来感染用户设备的恶意软件。

蠕虫(worm)，一种无须任何明显用户交互就能进入设备的恶意软件。

DoS(denial-of-service attacks, 拒绝服务攻击)：攻击者通过用虚假流量淹没资源（服务器、带宽），使合法流量无法使用这些资源

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what is Internet

客观存在

主观存在

协议(protocol)

网络边缘部分（network edge）

网络核心部分