什么是计算机网络
什么是计算机网络? 计算机网络就是互连（互联互通）的、自治（无主从关系）的计算机集合。
那么，距离远、数据大如何保证互连？通过交换网络互连主机。
什么 是 Internet ?
- 组成：计算机设备、通信链路、分组交换（数据包转发分组）。
- 服务：提供通信服务的通信基础设施、提供应用编程接口（API）。
问题：仅有硬件（主机、链路、路由器…）连接，Internet能否顺畅运行？能保证应用数据有序交付吗？ NO！还需要网络协议。
计算机网络中的数据交换必须遵守实现约定好的规则。
什么是网络协议？ 网络协议是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的“动作”（actions）。
协议的三要素：
- 语法（Syntax）：数据与控制信息的结构或格式。
- 语义（Semantics）：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应，差错控制。
- 时序（Timing）：事件顺序、速度匹配。
协议规范了网络中所有信息发送和接受过程。
网络边缘：
- 主机（端系统）：位于网络边缘。
- 客户端/服务器应用模型：客户发送请求，接受服务器响应。如Web应用，FTP应用。
- P2P（peer-peer）应用模型：通信在对等实体之间直接进行。如BT、QQ。
接入网络：
- Q：如何将网络边缘接入核心网（边缘路由器）？
- 利用已有的电话线连接中心局的DSLAM。独占式传输，使用频分多路复用技术：不用频段的载波进行传输FDM：>50kHz-1MHz用于下行，4kHz-50kHz用于上行，0kHz-4kHz用于传统电话。
- HFC：混合光纤同轴电缆（hybrid fiber coax）：共享式接入，非独占，各家庭通过电缆网络->光纤接入ISP路由器。总的带宽大于电话线接入，但是共享的用户越多，平均接入的网络带宽就越低。
- 利用以太网交换机接入。
- 无线接入：通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器。
网络核心：路由+转发
- 路由：通过路由算法，确定分组由源到目的地传输路径。
- 转发：将分组从路由器的输入端口交换至正确的输出端口。
端系统通过接入ISP（access ISPs） 连接到 Internet，接入ISP必须进一步互连，构成复杂的网络互连的网络。
电路交换
电路交换的三个阶段：
- 建立连接（电路建立）
- 通信
- 释放连接（拆除电路）
电路交换要独占资源，直到释放。那么电路交换网络中，如何被多路设备进行共享中继线呢？ 多路复用技术（Multiplexing）可以将链路/网络资源（如带宽）划分为”资源片“，将资源片分配给各路”呼叫“（call），每路呼叫独占分配到的资源片进行通信。资源片可能”闲置“（idle）无共享。
典型的多路复用方法：
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频分多路复用（frequency division multiplexing - FDM）
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时分多路复用（time division multiplexing - TDM）
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波分多路复用（wavelength division multiplexing - WDM）
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码分多路复用（code division multiplexing - CDM）
报文交换和分组交换
报文：源（应用）发送信息整体。比如：一个文件。
分组：报文分拆出来的一系列相对较小的数据包（将ABCDEF分为 AB CD EF三段分发）。
分组交换需要报文的拆分与重组，将产生额外的开销。
报文转发与分组转发均采用"存储=转发 "交换方式，不同的是报文交换需要以完整报文进行"存储=转发 "，分组交换以较小的分组进行“存储-转发”。
优劣：
- 报文交换需要中间路由器具有完整数据包大小的缓存能力，而分组交换只需要缓存每个分组包大小的缓存能力。
- 分组交换在每一个路由节点大部分时间可以并行转发，而报文交换是串行的。
- 电路交换不能共享，需要"建立链路-拆除链路"，相同带宽情况下，同时使用用户数少。分组交换允许更多用户同时使用网络，适用于突发数据传输网络，但是可能产生拥塞（congestion）：分组延时和丢失（如果中间路由缓存满了，后面到达的分组将被丢弃造成丢包loss）。
四种分组延时：
- 结点处理延迟（nodal processing delay）：差错检测、确定输出链路，通常小于毫秒级。
- 排队延迟（queueing delay）：等待输出链路可用、取决于路由器拥塞程度。
- 传输延迟（transmission delay）：分组长度、链路带宽，决定通过路由的时间。
- 传播延时（propagation delay）：物理介质链路长度、信号传播速度，决定路由之间的时间。
时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
