计算机网络笔记-第一章

前言/提纲

目标

• 了解基础术语与概念
• 掌握网络基本原理

提纲

• 什么是Internet/协议
• 网络边缘
• 接入网，物理媒体
• 网络核心：分组交换，线路交换
• Internet/Isp 结构
• 性能：丢包，延时，吞吐量
• 协议层次，服务模型
• 历史

1.什么是Internet/协议

计算机网络

网络是拓扑学的一种概念，由节点与边组成。计算机网络的节点包括主机节点与数据交换节点两种。区分主机节点与数据交换节点的方式是：
可以根据节点的作用来区分，数据节点用来转发数据，常见包括：路由器、交换机、等网络交换设备；主机节点则是 ‘消费/生产’数据 ，
其包括主机及其上运行的数据。将各个节点链接起来的，则是网络的链路，链路也分为两部分：接入网链路：主机连接到互联网的链路；主干链路：
路由器间的链路。

Internet

Internet包含于计算机网络，是全球最大的计算机网络，其是以tcp/ip协议为主的一簇协议，将世界各地数以亿计的计算机网络互联成为一个巨大的网络。
从构成角度来看：主机节点一般包含：pc，server，phone等，其包含设备本身，可以进行网络通信的操作系统以及网络应用，拓扑模型由方形标识。数据节点
根据所在的网络层次不同，可以分为链路层的交换机(switch)，网络层的路由器(router)，以及更高层的设备如负载均衡设备。 从服务角度来看：互联网是
分布式的应用进程与对分布式的应用进程提供服务的基础设施(包括应用层下的所有实体)

协议

对等层(计算机网络模型中的对等)实体（比如实现数据链路层的网卡和实现网络层的路由器）在通信过程中，应该遵守的规则的集合。协议实现了网络
的互操作性和兼容性。其组成包括语法、语意、次序以及传输时的动作。

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网络边缘

作用：消费/生产数据
组成：主机，应用程序(客户端/服务器 cs模式)

采用面向连接的通信方式

目标：在端系统之间传输数据。
特点：通信状态只在端系统中维护，由TCP-传输控制协议(transmission Control Protocol)提供服务。tcp服务特点：可靠(不重复，不失序，不丢失)，拥塞控制

采用无连接的通信方式

UDP 特性：无连接，不可靠，但实时性强，如流媒体，DNS等

接入网，物理媒体

组成：有线或者无线通信链路

网络核心

主要作用：数据交换

如何通过网络进行传输

• 电路交换(了解)
  通过频分/时分/波分等 将大链路分为若干小片(piece),资源独享，如果链接时无数据发送，则分配的线路资源会被浪费(例如:双方通话，但是都没有讲话(都没有交换信息))，
  通常被传统电话网络采用
  这里讲了一个时分复用 以1.536Mbps速率 时分分片24片，传输640kb的数据，由0.5的链接时间的一个演示图：
  
  结论：不适合计算机之间的通信，1. 连接建立时间长，计算机之间通信具有突发性，使用线路交换会浪费很多piece
• 分组交换
  以分组为单位存储-转发方式。1. 占用全部带宽而不是分片。2. 以分组（package）为单位转发
  缺点：分组每次移动一跳(hop): 1. 增加了排队时间 2. 转发前，必须要获取到整个分组 3. 延迟比线路交换要大
  采用统计多路复用(特殊的时分)*（分组没有固定模式）

案例

1 采用电路交换 2 采用分组交换 以互联网突发性特点 1Mbps带宽 用户每人100Kbps带宽为例，大于等于10名用户同时活跃的概率假设为 10% ，对比两种数据传输方式最多支持的
用户数量：

从上图可以看到，使用采用电路交换 最多10个用户 而分组交换 在 99.6%的概率下 可以支持35个用户 在 0.4%的概率下 用户的分组会排队。所以分组交换优势巨大。

网络核心关键功能

路由：决定分组采用的源到目标的路径
转发：将分组从路由器的出入链路转移到输出链路

分组交换分类

根据分组的存储转发一段一段从源端传到目标端，按照有无网路层 分为：

• 数据报网络
  • 分组的目标地址决定下一跳
  • 在不同的阶段，路由可以改变
  • 类似：问路
  • Internent
    在通信之前,无须建立起一个连接,有数据就传输，每一个分组都独立路由(路径不一样,可能会失序)，路由器根据分组的目标地址进行路由
• 虚电路网络(了解)
  • 每个分组都带标签（虚电路标识 VC ID），标签决定下一跳
  • 在呼叫建立时决定路径，在整个呼叫中路径保持不变
  • 路由器维持每个呼叫的状态信息
  • X.25 和ATM