一、计算机网络和因特网

1、什么是Internet？

Internet非常复杂，并且不断变化，很难用一句话给出Internet的定义；
所以我们可以从两个比较描述性的方法来描绘Internet。

1. 从Internet的具体构成描述（即组成Internet的软件和硬件）
2. 根据为分布式应用提供服务的网络基础设施来描述

1.1、 从Internet的具体构成描述

• 端系统： 日常生活中的手机、电脑等接入Internet的小型设备用Internet的专业术语来说叫做主机或者叫端系统
  • 端系统通过通信链路和分组交换机连接在一起
• 通信链路：说白了就是各种线（如双绞线，光纤，铜线等）
  • 不同的通信链路有不同的传输速率（有的线传的快，有的线传的慢）
  • 传输速率的单位(比特率)：bps(bit per second)，即每秒可传输多少比特的数据
• 包（书里面写分组，我觉得包更合适一点）：当发送端向接收端发送数据时，发送端要将数据分段，并给每段数据加上头部信息，这样形成的信息成为包（packet）
• 分组交换机：分组交换机从他的一条通信链路接收到达的包，然后从他的另一条通信链路转发该包（就相当于快递公司的分拣中心，将从各地拉过来的快递分拣之后运输去往目的地）
  • 最著名的分组交换机有路由器（router）、链路层交换机（link-layer switch）
• 路径(route/path)：一个包所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径
• ISP(Internet Service Provider 互联网服务提供者)：端系统通过ISP接入Internet，如我国的ISP电信，移动，联通
• 协议：端系统、分组交换机和其他互联网部件，都要运行控制Internet中信息接受和发送的一系列协议（如TCP-Transmission Control Protocol、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)、IP(Internet Protocol)、协议等）
• IETF(Internet Engineering Task Force,Internet工程任务组)：信息要在网络中传输，需要每个就各个协议达成一致，IETF就是指定传输标准的机构，他们的标准文档被称为RFC(Request For Comment)

1.2 根据为分布式应用提供服务的网络基础设施来描述

首先，分布式应用包括电子邮件，游戏，视频等程序，他们设计多台相互交换数据的端系统。其次，这些软件是运行在端系统上的，他们并不运行在网络核心的分组交换机中。最后，虽然分组交换机促进了系统之间的数据交换，但他们并不关心数据的源头或者目的的应用程序。（说白了就是它只负责转发数据从发送者到接收者），所以Internet的第二种描述简单来说他只是一个负责在无数个端系统之间传输数据的一个网络

2. 什么是协议？

一个协议定义了在两个或多个实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输、接受或其他事件方面所采取的行动。

3. 网络边缘（即端系统）

• 端系统在网络中看起来都是一样的，但是在现实生活中，一般都有提供服务的端系统（服务端），和使用服务的端系统（客户端），也是我们常见CS(Client Server)模式
• 端系统如何接入Internet
  • 拨号调制解调器(dial-up modem ,只能上网或者打电话，二选一）
  • 数字用户线(digital subscriber line DSL):传输速率在两个方向（上行、下行）上是不对称的，可同时打电话和上网，通信线路专用
  • 混合光纤同轴电缆(hybrid fiber-coaxial cable HFC)： 通信线路共享

4. 网络核心（即分组交换机和通信链路）

4.1 电路交换和分组交换

通过网络链路和交换机移动数据有两种方式：电路交换和分组交换

• 电路交换：类比为餐馆，需要预定的餐馆，即要发送数据需要提前预约通信电路
• 分组交换：类比为餐馆，不需要预定的餐馆，但是当餐馆满时需要排队；即当要发送数据时直接发送，当信道被占用时，要发送的数据进入存储转发队列等待发送。
• 对比：电路交换不考虑要求而预先分配传输链路的使用，这使得已分配但不需要的链路长时间没有被利用，另一方面，分组交换时按需分配链路 ，称为资源的统计多路复用（由此可见分组交换在大多数方面会更好一点，事实也是如此，现在的Internet采用的大多为分组交换，现有的电路交换也同样在向分组交换的方向发展）

4.2 包是怎么通过分组交换网形成其通路的

• 在Internet中，每个通过该网络传输的包在它的首部包含了其目的地址
• 每个分组交换机上有一个转发表（类似与现实生活中的地址手册），当一个包到自己这里来的时候，首先拿出包首部包含的目的地址在地址手册中寻找并将该包转发到对应的地址

5.分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

5.1 时延

包从源主机出发，经历一系列路由器传输，在目的主机接受他的历程。当分组从一个节点沿着路径到后继节点时，该包在每个节点都经历了几种不同的时延

• 处理时延：检查分组首部和决定该包导向何处所需要的时间等；
• 排队时延：在队列中，当分组在链路上等待传输时的时间；
• 传输时延：路由器将包推出所用的时间；L/R（L表示分组的长度，R:表示从路由器A到路由器B的传输速率）
• 传播时延：从A到B传输所用的时间；d/s(d:A到B的距离，s:该链路的传播速率)

5.2 丢包

当一些包在一条链路上传输时，由于通信链路被占用，后面来的包会在队列中排队，当排队缓存满了之后，就会将之后来的包丢弃，也就是丢包。（可以类似一火爆的餐馆，餐馆现在已经人满了，但是老板在门口安排了一个房间供排队吃饭的人等待，当排队房间满了的话，就不在接受新的客人）

5.3 吞吐量

A向B发送一个大文件

• 瞬时吞吐量：主机B接受该文件的速率（下载东西时经常看到的下载速度）
• 平均吞吐量：文件由F比特组成，主机B接收该文件需要时间为T，平均吞吐量为F/T bps
• 如果传输过程中有多段链路，每段链路的链路速率表示为R,则吞吐量为min(R1,R2);

6. 协议层次及其服务模型

Internet时一个比较复杂的系统，我们可以对它进行分层来对Internet进行学习

• 日常生活中，例如我们去餐馆吃饭，其实也可以看成分层，首先第一层，门口迎宾人员负责迎宾；到店后我们进行点餐，第二层为点餐；点完餐后，菜单交给厨师进行烹饪，这是第三层；厨师做好饭后，由服务员上菜，这是第四层；服务员上餐后之后我们进行用餐，这是第五层；可以看出日常生活中，分组处理无处不在。

6.1 协议分层：

网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件。一个协议层能够用软件或者两者的结合实现，各层所有协议被称为协议栈

• 应用层：应用层是网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方（如HTTP）
• 传输层：Internet的传输层在应用程序断电之间传送应用层报文（如TCP）
• 网络层：网络层负责将称为数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机，类似邮局的功能
• 链路层： 网络层在负责传输数据报的时候，需要依赖链路层的服务
• 物理层： 将一个个比特从一个节点移动到另一个节点

6.2 OSI模型(Open System Interconnection Reference Model[开放系统互连模型])

比上面的协议分层多了：表示层、会话层

7.1 面对网络攻击

• 无意接收到恶意软件，中病毒、木马等
• DDOS(Denial-of-Service[拒绝服务攻击])攻击
• 被人抓包
• 。。。