计算机网络基础概论

• 什么是Internet？

从具体构成角度看

1. 端系统（主机节点：主机及其上运行的网络应用程序）和网络交换设备（数据交换节点：中继器，路由器，交换机，负载均衡设备等）
2. 边（通信链路）分为接入网链路和骨干链路。接入网链路是指主机连接到互联网的链路。骨干链路是指路由器间的链路。
3. 协议：支撑互联网设备工作的标准，协议控制接收，发送信息 。协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式（语法，语义）和次序，以及在报文传输和接收等其他事件方面所采取的动作。

从服务角度看

互联网是分布式的应用进程以及为分布式应用进程提供通信服务的基础设施。分布式应用是互联网存在的基础。

1. 使用通信设施进行通信的分布式应用。

Web，VoIP，email，分布式游戏，电子商务，社交网络 

2. 通信基础设施为apps提供了编程接口（通信服务）

将发送和接收数据的apps与互联网连接起来，为apps应用提供服务选择，类似于邮政服务：UDP（无连接不可靠服务）TCP（面向连接的可靠服务）

• 网络结构
• 网络边缘

1. 端系统（主机）：运行应用程序，如web，email，在网络的“边缘” 

2. 客户/服务器模式（C/S模式）

客户端向服务器请求接收服务。如web浏览器/服务器，email客户端/服务器。

3. 对等模式（peer to peer）模式（P2P模式）

既可以充当客户端，又可以充当服务器，例如迅雷，很少有专门的服务器。

• 接入網，物理媒体

接入网：（digital subscriber line）DSL

住宅接入网络——modem

单位接入网络——电缆模式

无线接入网络——各无线端系统共享无线接入网络（端系统到无线路由器）

无线LANs：WI-FI

广域无线接入：3G，4G

物理媒介

Bit：在传输-接收对间传播

物理链路：在每个传输-接收对跨越一种物理媒体

引导型媒体：信号沿着固体媒介被引导，例如同轴电缆，光纤，双绞线 

非引导性媒体：信号自由传播，如无线电，地面微波，LAN（Wi-Fi），wide- area（蜂窝），卫星 

• 网络核心：路由器的网状网络

1. 电路交换（线路交换）：为每个呼叫预留一条专有电路（信令），如电话网。

特点：

网络资源被分成片。

网络资源独享：每个呼叫一旦建立起来就能保证性能。但可靠性不高，一旦宕机影响范围广。

要求建立呼叫连接。且连接建立时间长，不适合计算机之间的通信，因为计算机通信具有突发性，会造成链路无数据传输，空闲状态造成资源浪费。

2. 分组交换：

以分组为单位存储转发方式。网络带宽资源传输时使用全部带宽，采用链路的最大传输能力。

资源共享，按需使用。在转发之前，节点必须收到整个分组，延迟要比线路交换大。

分组延迟和丢失：当分组到达速率大于链路的传输速率，分组将会排队，等下传输，从而造成延时；如果路由器的缓冲区用完了，分组将会被丢弃（路由器的分组队列是有限的。

分组交换分为数据报网络和虚电路网络。

• Internet/ISP结构

端系统通过接入ISPs（Internet Service Providers）连接到互联网。

• 性能：丢包，延时，吞吐量

丢包：

链路的队列缓冲区buffer容量有限

当分组到达一个满的时候队列时，该分组将会丢失

丢失的分组可能会被前一个节点或源端系统重传，或根本不传 

四种分组延时：

1. 节点处理延时：检查bit级差错，检查分组首部和决定将分组导向何处。

2. 排队延时：在输出链路上等待传输的时间，依赖于路由器的拥塞程序 。

3. 传输延时：将分组发送到链路上的时间，存储转发延时。

4. 传播延时

吞吐量：

在源端和目标端之间传输的速率。

• 协议层次，服务模型

协议层次：

网络是一个复杂的系统，层次化方式实现复杂的网络功能。将网络复杂的功能分成功能明确的层次，每一层实现了其中一个或者一组功能，功能中有其上层可以使用的功能，即服务。

本层协议实体相互之间交互执行本层的协议动作，目的是实现本层功能，通过接口为上层提供更好地服务。

在实现本层协议的时候，直接利用了下层所提供的服务。

本层的服务：借助下层的服务实现本层协议实体之间交互带来新功能（可供上层利用的）➕更下层所提供的服务

服务和服务访问点：

服务：低层实体向上层实体提供他们之间通信的能力。

原语：上层使用下层服务的形式，高层使用低层提供的服务，以及低层向高层提供服务都是通过服务访问原语来进行交互的。

服务访问点SAP（service access point）

服务与协议：

1. 服务与协议的区别

服务：低层实体向上层实体提供他们之间通信的能力，是通过原语来操作的，垂直的。

协议：对等层实体之间在相互通信的过程中，需要遵循的规则的集合，水平。

2. 服务与协议的联系

本层协议的实现要靠下层提供的服务来实现

本层实体通过协议为上层提供更高级的服务

Internet协议栈

1. 应用层：网络应用，为人类用户挥或者其他应用进程提供网络的应用服务。如FTP，SMTP，HTTP，DNS 
2. 传输层：主机之间的进程到进程的通信。如TCP，UDP
3. 网络层：为数据报从源到目的的选择路由，主机端到端的通信，不可靠。如IP，路由协议
4. 数据链路层：相邻网络节点间的数据传输（点到点的通信，可靠或者不可靠）如PPP协议，802.11（Wi-Fi可靠协议），ethernet（不可靠协议）
5. 物理层：在线路上传输比特流。

ISO/OSI参考模型

表示层：允许应用解释传输的数据，比如加密，压缩，机器相关的表示转换。

会话层：数据交换的同步，检查连接，恢复连接等。

PS：互联网协议栈TCP/IP没有表示层和会话层，这些服务如果需要必须通过应用层来实现。