《计算机网络》（自顶向下）第一章 计算机网络和因特网

1.1什么是因特网

两种回答方式，一从描述构成因特网的基本硬件和软件组件，二从因特网的功能角度，即为分布式应用提供服务的联网基础设施。

1.1.1具体构成描述

所有连入因特网的设备都叫做主机或者端系统，其位于网络边缘。 端系统通过通信链路和分组交换机连接。
当一台端系统要向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节，称为分组。
分组交换机包括：路由器(route)和链路层交换机。 路由器用于网络核心，链路层交换机通常用于接入网中。
端系统通过因特网服务提供商ISP接入因特网，每个ISP是一个由多个分组交换机和多段通信链路组成的网络。
因特网的构成都允许一系列协议，协议控制因特网中信息的接收和发送。TCP(传输控制协议）IP（网际协议）。

1.1.2服务描述

从因特网的功能角度，其是分布式应用提供服务的联网基础设施。
应用编程接口（API)规定了运行在一个端系统上的软件请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的地软件交付数据的格式。

1.1.3什么是协议

协议定义了两个或多个通信实体间交换的报文格式和次序，以及报文发送和接收一条报文或其它事件所采取的动作。
即语义、语序、语法

1.2网络边缘

与因特网相连的计算机或其它设备称为端系统（主机）。 主机可分为：客户机和服务器。
对等模式（P2P）：双方具有客户机和服务器双重身份。
客户机-服务器（C-S）：客户机发送请求，服务器（总是开机）接收服务。

接入网：将端系统连接到其边缘路由器（路径上的第一台路由器）的物理链路。

1.家庭接入网

数字用户线（DSL）、电缆、光纤到户

2.企业接入网

以太网和WIFI

3.广域无线接入

3G和LTE

1.3网络核心

1.3.1分组交换

为了传输，源将报文划分为分组。
在源和目的之间，每个分组通过通信链路和分组交换机传送。分组传递速率为该链路最大传输速率。传输时间为L/R（L：分组大小比特，R：传输速率bps)

1.存储转发传输
存储转发机制是指在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特前，必须接收到整个分组。(这是多数分组交换机在输入端采取的方案，需注意是分组而不是完整数据）
例子：P个分组经过N条链路序列的存储转发时延：
P(L/R）+(N-1）(L/R）（计算方式是只看最后一个分组的到达时间就行了，其到达第一个路由器的时间是（P（L/R），然后就无需等待（前面的分组总比它快））
该例子进一步验证了分组的原因是因为链路无法同时传输过多byte，所以需要分组传输。

2.排队时延和分组丢失 对于每条相连的链路，分组交换机具有一个输出缓存，用于存储路由器准备输出的分组。若到达的分组需要传输到某条链路，但发现该链路正在传输其它分组，则必须等待。因此除存储转发时延外，还有排队时延。由于输出缓存大小有限，因此还有分组丢失的风险。

3.转发表和路由选择协议 路由器的输出链路往往有多个，当通信时，它怎么知道自己要将分组往哪条链路输出呢？ 在因特网中，每个端系统具有IP地址，当源主机要向目的端系统发送一个分组时，源在该分组的首部包含了目的地的IP地址。每台路由器具有一个转发表：用于将目的地地址（或其一部分）映射成为输出链路。
转发表的设置由路由选择协议决定。

1.3.2电路交换

通过网络链路和交换机移动数据有两种方法：分组交换和电路交换。
在电路交换中，在通话期间，预留了端系统间通信沿路径所需要的资源，而分组交换没有预留。
如果每条链路具有n条电路，那么连接获得链路带宽的1\n；

1.复用 频分复用FDM（将链路总带宽划分为n个4KHZ的单独带宽，每个带宽负责一个连接。 时分复用TDM（时间被划分为固定区间的帧，每帧划分为n个时隙，每时隙负责一个连接）

2.分组交换与电路交换的对比 分组交换的优点在于：1.提供了比电路交换更好的带宽共享；2.简单、有效 分组交换：按需分配

1.4分组交换中的时延、丢包、吞吐量

1.4.1时延

结点总时延(nodal) 包括结点处理时延（proc)+排队时延（queue)+传输时延（trans)+传播时延（prop)
传输时延：由分组长度和链路传输速率决定，L/R；
传播时延：两台路由器间的距离和材质性能决定。
排队时延：La与R的比例

1.4.2吞吐量

吞吐量可以近似为源和目的地之间路径的最小传输速率。最小传输速率的链路为瓶颈链路。min(RC,RS)

1.5协议层次及其服务模型

1.5.1分层的体系结构

协议分层具有概念化和结构化的优点，但也具有冗余的缺点。 需要注意的是，协议是对等的，服务是垂直的。
因特网的协议栈有5个层次组成：应用层（报文/数据）、传输层（报文段/数据段）、网络层（数据报）、链路层（帧）、物理层，面试的重点是前三层。
应用层是网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方（FTP、HTTP、SMTP、FTP）报文/数据
传输层负责端到端的完整报文传输，主要是报文的分组和重组（TCP、UDP）报文段/数据段
网络层负责源主机到目的主机数据分组交付，IP协议，路由选择。逻辑寻址，路由，分组转发 数据报
链路层将称为帧的链路层分组从一个结点移动到路径上的另一个端点。一个帧可能被沿途不同链路上的不同链路层协议处理 物理层：物理层的任务是将帧中的比特从一个结点移动到下一个节点，它提供了传输信息的实际物理通道；

1.5.2封装

每一分层的分组有两种类型的字段：首部字段和有效负载；其中有效负载即为来自上一层的分组数据，而首部字段就是该层加上的必要信息；分组不断被封装以实现各层协议规定的相关功能

标签：自顶向下,计算机网络,交换机,分组,时延,链路,因特网,端系统
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