【学习笔记：计算机网络】Chapter 1. Introduction

一、计算机网络功能

资源共享（首要）
通信媒介（天生）
电子商务
娱乐
普适计算

二、模型

client-server model(c-s) 客户服务器模型
硬盘服务器->文件服务器（不用客户说明从哪里读取信息）->数据库服务器（解决并发访问冲突问题）->应用服务器

peer-to-peer(p2p) 对等通讯
种类小于客户服务器模型，但数据量大于客户服务器模型

Some forms of e-commerce:

Wireless & Mobile

移动(mobile)：在不同位置使用同一ID

三、网络硬件

• PAN(Personal Area Network)：个域网（蓝牙）
  
• LAN(Local Area Network)：局域网（企业网络，每台计算机与接入点相通讯）
  WLAN：无线局域网
  
• MAN(Metropolitan Area Network)：城域网（有线电视）
  
• WAN(Wide Area Network)：广域网（拓扑结构：网状网，主机+子网(subnet)）
  最大的广域网是互联网(Internet)
  节点(node)为主机或路由器(router)
  
  • 使用虚拟专用网络(VPN)连接
    
  • 使用ISP网络连接（子网不由公司负责运营，由网络服务提供商(ISP)运营）
    

网络传输：
传输技术分为point-to-point links（点对点链路：方向独占，可为单向or双向）及brodcase links（广播式链路：一个点传输，连接的所有点都能收到）
两种广播式网络/拓扑结构：bus、ring
天生的以太网是bus，现在都是star，不太会用tree
局域网中用以太网，广域网中用ring比较好
自愈环分为外环和内环，跑的方向相反，缺点是时间同步很难。

store&forward：存储转发（一般边收边发：cut through）
packet：分组（包）
包交换(packet switch)：以包为单位进行交换（与此相对应有电路交换、分组交换、信息（报文）交换）

四、网络软件

计算机网络所有结构都为分层结构（layer），层次均为对等关系（水平）
Host：主机or路由器
接口(Interface)：层间关系，具体，在同一机器内部
服务(Services)：各层向它上层提供的一组原语(操作)
协议(Protocols)：定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及意义的一组规则，涉及不同机器间的互操作

六种不同类型的服务：

面向连接(connection-oriented)：按照电话系统建模。可靠性较好，实时性较差
无连接(connection-less)：按照邮件系统建模。可靠性差，实时性好（传输多媒体，音频等）
数据报服务(datagram service): 不可靠（意味着没有被确认）的无连接服务（不给发送方提供确认的反馈信息）

服务原语：

五、参考模型

OSI（开放系统互连）参考模型

OSI 模型有 7 层。适用于这 7 层的基本原则简要概括如下。

1. 应该在需要一个不同抽象体的地方创建一层。
2. 每一层都应该执行一个明确定义的功能。
3. 每一层功能的选择应该向定义国际标准化协议的目标看齐。
4. 层与层边界的选择应该使跨越接口的信息流最小。
5. 层数应该足够多，保证不同的功能不会被混杂在同一层中，但同时层数又不能太
   多，以免体系结构变得过于庞大。

• 物理层(PH)：

  • 关注在一条通信信道上传输原始比特
  • 物理上直接相邻的两个节点之间，由物理实体（媒介，有限or无限）相连，在物理媒介基础上由物理层进行增强，向更高层（数据链路层）提供二进制流的通讯服务。
  • 物理层在物理媒介之上，并非物理媒介（物理媒介不属于物理层）
  • 物理层的特性：机械特性、电气特性（用一定方式表示0/1，早期有电流环，用电流来表示）、功能特性、过程特性
  • 基本传输单位：比特

• 数据链路层(DL)：

  • 将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的线路。
  • 在物理上直接相邻的两个节点之间，在物理层基础上由数据链路层进行增强，向更高层（网络层）提供面向数据块（帧）的、基本无错的、平滑的服务。
  • 基本传输单位：数据块（帧）–> 可以被称为DLPDU

• 网络层(N)：(最重要！）

  • 控制子网的运行
  • 在数据链路层基础上，将一段段数据链路（逻辑通路）串接起来，使得任意两个节点之间（可以不直连）可以通讯
  • 工作：路由选择、踪迹、网络互连
  • 基本传输单位：包（NPDU）

• 传输层(T)：

  • 接收来自上一层的数据，在必要的时候把这些 数据分割成较小的单元，然后把这些数据单元传递给网络层，并且确保这些数据单元正确地到达另一端。
  • 弥补通讯子网，装在主机上，N to N关系
  • 协议数据单元：PDU
  • 基本传输单位：TPDU

以上四层（网络结构的下四层）解决通讯基本问题
以下三层（网络结构的上三层）均为端对端的关系

• 会话层(S)：
  • 允许不同机器上的用户建立会话。
  • 在运输层基础上对端对端的会话进行管理
  • 基本传输单位：SPDU
• 表示层(P)：
  • 关注所传递信息的语法和语义
  • 基本传输单位：PPDU
• 应用层(A)：
  • 包含了用户通常需要的各种各样的协议（如HTTP、FTP等，数据库操作原子性由应用层解决）
  • 向网络应用提供一种通用的应用服务。
  • 网络应用不属于应用层，并非网络体系结构（类似物理层与物理媒介的关系）
  • 理论上来说应用层可以囊括会话层和表示层（这样就只剩下五层）
  • 基本传输单位：APDU
    
    

TCP/IP 参考模型

• 链路层：
  • 主机与传输线路之间的接口，描述链路必须完成什么功能才能满足无连接的互连网络层的需求（如串行线和经典以太网链路）
• 互联网层：
  • 将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层。对应OSI网络层，定义了官方的数据包格式和协议（IP，因特网协议；ICMP，因特网控制报文协议）
• 传输层：
  • 允许源主机和目标主机上的对等实体进行对话。定义了两个端到端的传输协议（TCP，传输控制协议；UDP，用户数据报协议）
• 应用层：
  • 包含所有高层协议，包括虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）、电子邮件协议（SMTP）、域名系统（DNS）、HTTP等

OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型比较

OSI ：

• 3个主要概念：服务、接口、协议
• 协议有很好的隐藏性
• 产生在协议发明之前
• 共有7层
  • 网络层：连接和无连接
  • 传输层：面向连接

TCP/IP：

• 没有明确区分：服务、接口、协议
• 产生在协议发明之后
• 共有5层
  • 网络层：无连接
  • 传输层：面向连接和无连接

六、网络实例

IMP：接口信息处理器

---

一些缩写：
IMP(Interface Massage Processors)：接口信息处理器
NAP(Network Access Point)：网络接入点
DNS(Domain Name System)：域名系统
ISP(Internet Service Provider)：网络服务提供商
DSL(Digital Subscriber Line)：数字用户线
POP(Point of Presence)：ISP存点