哈工大计网复习（一）绪论

1.计算机网络是通信技术+计算机技术，互连的、自治的计算机集合

•  自治：无主从关系 互连：互联互通
•  通过交换网络互连主机，交换节点：路由器/交换机
•  Internet：全球最大的互联网络，数以百万计的互连计算设备集合&通信链路&分组交换(路由器、交换机)

2.网络协议

• 计算机网络基础：硬件(主机、路由器、通信链路等)
• 协议：数据交换所遵守的规则
• 协议三要素：语法（数据与控制信息的结构或格式）、语义（何时发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种响应）、时序（事件顺序、速度匹配）
• Internet协议标准：RFC/IETC

3.计算机网络结构

• 网络边缘：主机+网络应用

主机：位于网络边缘、运行网络应用程序 web +email C/S应用 P2P模型

• 接入网络、物理介质：有线/无线通信链路

将网络边缘接入核心网络 用户关心：带宽、共享/独占

• DSL接入（数字用户线路），利用不同载频传输声音、数据
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• 电缆网络接入：混合光纤同轴电缆

各家庭共享至电缆头端的接入网络

• 机构接入网络（Ethernet），端系统直接连接以太网交换机
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• 无线接入网络：通过共享无线接入网络连接端系统&路由器、基站
• 无线局域网LAN、广域无线接入3G\4G

• 网络核心：互联的路由器、网络之网络

关键功能：路由+转发

路由：确定分组从源到目的传输路径

转发：将分组从路由器输入端口交换至正确输出端口

解决：数据从源主机经网络核心达目的主机，数据交换

4.Internet结构：网络之网络

• 端系统通过接入ISP连接到Internet，接入ISP需进一步互连，构成复杂的网络互连的网络
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• Regional net：区域网络，连接接入ISP和运营商ISP
• 内容提供商网络 Content provider network：运行自己的网络并就近为用户提供服务、内容，如Google通常绕过一级ISP和区域ISP
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• 一级商业ISP 网通、电信等，提供国家或国际范围覆盖

5.数据交换-电路交换——传输时延最小

• 特点：
  • 最典型电路交换网络：电话网络
  • 电路交换三个阶段：建立连接、通信、释放连接
  • 独占资源
• 电路交换共享中继线：多路复用
• 不适合突发性传输（建立电路时延太大） 

6.多路复用

• 链路/网络资源划分为资源片，资源片分配给各路呼叫，每路呼叫独占分配到的资源片
• 典型多路复用：FDM/TDM/WDM/CDM
  • FDM频分多路复用：各用户占用不同带宽（Hz）
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  • TDM时分多路复用
  • 
  • 波分多路复用：光的频分多路复用
  • 码分多路复用：
    • 每个用户一个唯一的mbit码片序列，0用-1表示，1用+1表示
    • 编码信号=原始数据*码片序列，发送比特1，则发送mbit码片序列，发送比特0，则发送mbit码片序列反码
    • 各用户码片序列相互正交
    • 
    • 用发送方的码片序列编码发送数据
    • 各用户叠加向量为
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    • 解码：码片序列与编码信号内积
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7.报文/分组交换

• 报文：源发送的信息整体，比如一个文件
• 分组交换：报文拆分出的一系列相对较小数据包，需要报文的拆分与重组，产生额外开销，分组=头+数据
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• 存储转发：报文交换以完整报文存储转发，分组交换对较小分组存储转发
• 分组交换传输时延=L/R，L为分组长度Lbit
• 报文交换，每次传输报文需M/R秒，报文长度为Mbit
• 分组交换时间T = M/R+(H-1)L/R H为跳步数，h-1=n，n为中间经过的路由器个数
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• 分组交换
  • 允许更多用户同时使用网络，充分共享网络资源，
  • 适用于突发数据传输网络、资源充分共享，无需呼叫建立
  • 可能产生拥塞：分组延迟和丢失

8.计算机网络性能

• 速率，比特率：单位时间传输信息量 bps kb/s Mb/s Gb/s
• 带宽：信号具有的频带宽度，网路的带宽常指数字信道所能传送的最高数据率，单位bps 常用：kb/s Mb/s Gb/s
• 丢包/时延：分组到达速率超过输出链路容量，分组排队，等待输出链路可用
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• 四种分组延迟：dnodal = dproc+dqueue+dtrans+dprop
  • 节点处理延迟dproc：差错检测、确定输出链路
  • 排队延迟dqueue：等待输出链路可用、取决于路由器拥塞程度（这两个在做题中基本都忽略）

流量强度=La/R ~0:平均排队延迟很小

->1 平均排队延迟很大

>1超出服务能力，平均排队延迟无限大

• 传输延迟dtrans：L/R 发送一个分组的传输延迟
• 传播延迟dprop：d/s 物理链路长度/信号传播速度，分组在物理链路上的传播时间

• 时延带宽积 = 传播时延*带宽 = dprop*R bits 以比特为单位的链路长度
• 丢包：队列缓存容量有限、分组到达已满队列将被丢弃
• 丢包率 = 丢包数/已发送分组总数
• 吞吐量：发送端和接收端传送数据的速率
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• 每条连接端到端的吞吐量受瓶颈链路的限制，即吞吐量最小的链路的限制
• 信道利用率:(N*L/R)/(L/R+2*RTT)
• 信道利用率*数据传输速率=吞吐量

9.计算机网络体系结构

• 组成部分：主机、路由器、各种链路、应用、协议
• 描述网络的系统结构：分层结构，模块化分层易于系统更新、维护
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• 协议：同层两个对等实体进行通信的规则集合，协议是水平的
• 服务：任意实体需使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，像上层提供服务，服务垂直
• 下层协议实现对上层用户是不可知的，黑盒
• 通过服务访问点SAP，相邻层实体通过接口进行交互

10.OSI参考模型

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• 数据封装：增加控制信息（地址+差错检测编码+协议控制）
• 物理层：接口特性、比特编码、数据率、比特同步、传输模式（单工、半/全双工） 设备：集线器
• 数据链路层：
  • 结点-结点间数据传输、组帧、物理寻址，通过帧头增加发送/接收端物理地址标识数据帧发送/接收端
  • 功能：流量控制、差错控制、访问控制
• 网络层：
  • 负责源主机到目的主机分组交付，可能穿越多个网络
  • 逻辑寻址，确保数据送达目的主机，如IP地址
  • 路由：路由器互连网络，路径选择，路由分组至最终目的主机
• 传输层：
  • 端到端，进程间完整报文传输
  • 功能：分段与重组、SAP寻址、连接控制、流量控制、差错控制
• 应用层功能：
  • 支持用户通过代理（如浏览器）或接口使用网络服务
  • 典型应用：FTP/SMTP/HTTP
• TCP/IP参考模型：应用层/运输层/网际层/网络接口层
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• 应用层发报文，传输层封装成报文段tcp/数据报udp，网络层封装成ip数据报，链路层封装成数据帧，物理层不存在下一层，不需要封装，直接转为比特流发送