计算机网络和因特网

1.1 什么是因特网

1）构成因特网的基本硬件和软件组件

传统：桌面PC、Linux工作站及服务器（用于存储和传输Web页面和邮件报文等信息）

非传统端系统：智能手机、平板、电视、Web相机、汽车、传感设备、家用电器

所有这些设备称为主机（host）或端系统（end system）

通信链路：由不同类型的物理媒体组成，如同轴电缆、铜线、光纤和无线电频谱

当A->B发送数据时，A将数据分段并为每段加上首部字节。由此形成的信息包称为分组

链路层交换机通常用于接入网中，路由器用于网络核心中。

因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）包括如本地电缆或电话公司类似的住宅区ISP、公司、大学以及公共场所提供的WiFi接入的ISP。它也为内容提供者提供接入服务。

因特网的主要协议统称为TCP/IP。因特网标准由因特网工程任务组（IETF）研发，标准文档称为请求评论（Request For Comment，RFC）

因特网主要包括：边缘设备（主机、服务器、移动设备）、数据传输中继设施（交换机、路由器、调制解调器、蜂窝电话塔）、连接设施的物理媒介

2）为分布式应用提供服务的联网基础设施

分布式应用程序（电子邮件、Web冲浪、社交网络）运行在端系统上，与分组交换机无关。

端系统提供了应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），规定了软件请求网络向目的软件交付数据的方式

一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及报文发送和/或接收一条报文或其他事件所采取的动作。

1.2 接入网

接入网：将端系统连接到其边缘路由器（A-B的路径上的第一台Router）的物理链路。

宽带住宅接入：数字用户线（DigitalSubscriber Line，DSL）和电缆。用户的本地电话公司是他的ISP。来自许多家庭的模拟信号在DSLAM（数字用户线接入复用器）处被转换回数字形式。

宽带住宅接入

光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）：主动光纤网络（Active Optical Network，AON）和被动光纤网络。下图为PON分布体系结构，每个家庭有一个光纤网络端接器（Optical Network Terminator，ONT）。光纤线路端接器（Optical Line Terminator，OLT）提供光信号和电信号之间的转换，用户将路由器与ONT相连。

光纤到户

企业（和家庭）接入：以太网和WiFi

广域无线接入：3G和LTE，一个用户仅需位于基站的数万米范围内。

以太网接入

1.3 网络核心（由互联因特网端系统的分组交换机和链路构成的网状网络）

1）分组交换

在各种网络应用中，端系统彼此交换报文，它可以执行一种控制功能，也可以包含数据。

源端将长报文划分为较小的数据块—分组，每个分组以最大传输速率通过通信链路和分组交换机传送。

存储转发传输：交换机开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前必须接收到整个分组

由N条速率均为R的链路组成的路径（源目的地之间有N-1台路由器），发送一个分组(L比特)的端到端时延是NL/R，P个分组：NL/R + (P-1)L/R

分组丢失（丢包）：若一个到达的分组发现该缓存已被其他等待分组填满，则到达的分组或已经排队的分组之一将被丢弃

路由转发表：将目的地址映射成为输出链路。使用路由选择协议自动设置。

1.4 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

路由器A的节点时延

处理时延：检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间的一部分

排队时延：分组在链路上等待传输的时间

传输时延：L/R，将所有分组的比特推向链路的时间，与两台路由器之间的距离无关

传播时延：d/s，从该链路的起点到下个路由器传播的时间，传播速率取决于该链路的物理媒介，等于或略小于光速，与两台路由器之间的距离有关

瞬时吞吐量：主机接收文件的速率

端到端吞吐量取决于整个链路的最小传输速率，如果许多其他的数据流也通过这条链路流动，一条具有高传输速率的链路仍然可能成为文件传输的瓶颈链路。

1.5协议分层

报文的封装

1.6计算机网络和因特网的发展史

分组交换的发展：1961-1972

专用网络和网络互联：1972-1980（TCP、IP、UDP、以太网协议）

网络的激增：1980-1990

因特网爆炸：1990以后（万维网www应用程序的出现）