中科大郑烇、杨坚《计算机网络》课程 第一章笔记

中科大郑烇、杨坚全套《计算机网络(自顶向下方法 第7版,James F.Kurose,Keith W.Ross)》课程

计算机网络第一章

文章目录

  • 计算机网络第一章
    • 0、课程内容
    • 1、计算机网络概述
      • 1.1 什么是Internet
        • 什么是Internet:从具体构成角度
        • 什么是Internet:从服务角度
      • 网络结构
      • 1.2 网络边缘
        • 网络边缘:采用网络设施的面向连接服务
        • 网络边缘:采用基础设施的无连接服务
      • 1.3 网络核心
        • 网络核心:电路交换
        • 网络核心:分组交换
        • 分组交换 vs. 电路交换
        • 分组交换按照有无网络层的连接分类
        • 网络分类
      • 1.4 接入网和物理媒体
        • 住宅接入:modem
        • 住宅接入:电缆模式
        • 接入网: 家庭网络
        • 企业接入网络(Ethernet)
        • 无线接入网络
        • 物理媒体
      • 1.5 Internet结构和ISP
        • 互联网结构:网络的网络
        • 松散的层次模型
      • 1.6 分组延时、丢失和吞吐量
        • 节点延时
        • 排队延时
        • Internet的延时和路由
        • 分组丢失
        • 吞吐量
      • 1.7 协议层次及服务模型
        • 问题是: 如何组织和实现这个复杂的网络功能?
        • 服务
        • 封装与解封装
      • 1.8 历史

0、课程内容

计算机网络和互联网
应用层
传输层
网络层:数据平面
网络层:控制平面
数据链路层和局域网
网络安全
无线和移动网络
多媒体网络
网络管理

功能 服务 实例

E2E end to end
P2P point to point

IP协议 路由协议

1、计算机网络概述

1.1 什么是Internet

什么是Internet:从具体构成角度

零件的角度

  • 节点

    • 主机及其上运行的应用程序
    • 路由器、交换机等网络交换设备
  • 边:通信链路

    • 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
  • 协议

网络互联设备的角度

数以亿计的、互联的计算设备:  主机 = 端系统  运行网络应用程序
 通信链路
 光纤、同轴电缆、无线电 、卫星
 传输速率 = 带宽(bps)
 分组交换设备:转发分 组 (packets)
 路由器和交换机

  •  协议控制发送、接收消息

    •  如TCP、IP、HTTP、FTP、 PPP
  •  Internet:“网络的网络”

    •  松散的层次结构,互连的ISP
    •  公共Internet vs. 专用intranet
  •  Internet标准

  •  RFC: Request for comments

  •  IETF: Internet Engineering Task Force

协议
定义了在两个或多个通信实体(对等层的实体)之间交换的报文格式和次序,
以及在报文传输和/或接收或 其他事件方面所采取的动作

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语法 语义 时序

什么是Internet:从服务角度

进行通信的分布式应用的角度

  • 使用通信设施进行通信的分布式应用
    • Web、VoIP、email、分布式游戏、电子商务、社交网络
  • 通信基础设施为apps提供编程接口(通信服务>
    • 将发送和接收数据的apps与
      互联网连接起来
    • 为app应用提供服务选择,类似于邮政服务:
      • 无连接不可靠服务
      • 面向连接的可靠服务

网络的系统划分

网络的边缘系统 网络的核心系统 网络的接入系统

网络结构

 网络边缘:
 主机
 应用程序(客户端和服务 器)
 网络核心:
 互连着的路由器
 网络的网络
 接入网、物理媒体:
 有线或者无线通信链路

1.2 网络边缘

 端系统(主机):
 运行应用程序
 如Web、email
 在 “网络的边缘”

 客户/服务器模式
 客户端向服务器请求、接收服务
 如Web浏览器/服务器;email 客户端/服务器

 对等(peer-peer )模式
 很少(甚至没有)专门的服务器
 如 Gnutella、KaZaA、Emule
每个节点既是服务器也是客户端,互相请求,分布式系统,无客户/服务器模式的缺陷
迅雷、电驴等 可以获得带宽的聚集

网络边缘:采用网络设施的面向连接服务
  • 目标:在端系统之间传输数据
    • 握手:在数据传输之前做好准备
      • 人类协议中:你好、你好
      • 两个通信主机之间为连接建立状态
  • TCP–传输控制协议(Transmission Control Protocol)
    Internet上面向连接的服务
  • TCP 服务 [RFC 793]
    • 可靠地、按顺序地传送数据
      • 确认和重传
  • 流量控制
    • 发送方不会淹没接收方
  • 拥塞控制
    • 当网络拥塞时,发送方降低发送速率
网络边缘:采用基础设施的无连接服务
  • 目标:在端系统之间传输数据无

    • 连接服务
  • UDP – 用户数据报协议 (User Datagram Protocol) [RFC 768]:

     无连接  不可靠数据传输  无流量控制  无拥塞控制

使用TCP的应用:  HTTP (Web), FTP (文件传 送), Telnet (远程登录), SMTP (email)
使用 UDP的应用:  流媒体、远程会议、 DNS、 Internet电话

1.3 网络核心

网络核心:电路交换

端到端的资源被分配给从源端 到目标端的呼叫 “call”:

  • 图中,每段链路有4条线路:
    • 该呼叫采用了上面链路的第2 个线路,右边链路的第1个线 路(piece)
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  • 独享资源:不同享
    • 每个呼叫一旦建立起来就能够 保证性能
  • 如果呼叫没有数据发送,被分配 的资源就会被浪费 (no sharing)
  • 通常被传统电话网络采用

为呼叫预留端-端资源  链路带宽、交换能力  专用资源:不共享  保证性能  要求建立呼叫连接

  • 网络资源(如带宽)被 分成片
    • 为呼叫分配片
    • 如果某个呼叫没有数据, 则其资源片处于空闲状态 (不共享)
    • 将带宽分成片
      • 频分(Frequencydivision multiplexing)
      • 时分(Time-division multiplexing)
      • 波分(Wave-division multiplexing)
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计算举例

在一个电路交换网络上,从主机A到主机B发送一个640,000比特的文件需要多长时间?
所有的链路速率为1.536 Mbps
每条链路使用时隙数为24的TDM·建立端-端的电路需500 ms
每条链路的速率(一个时间片): 1.536Mbps/24 =64kbps传输时间:640kb/64kps = 10s
共用时间:传输时间+建立链路时间=10s + 500ms = 10.5s

电路交换不适合计算机之间的通信

  • 连接建立时间长
  • 计算机之间的通信有突发性,如果使用线路交换,则浪费的片较多
    • 即使这个呼叫没有数据传递,其所占据的片也不能够被别的呼叫使用
  • 可靠性不高?
网络核心:分组交换

以分组为单位存储-转发方式

  • 网络带宽资源不再分分为一个个片,传输时使用全部带宽
  • 主机之间传输的数据被分为一个个分组

资源共享,按需使用:

  • 存储-转发:分组每次移 动一跳( hop ) 相当于分段使用链路
  • 在转发之前,节点必须收到 整个分组
  • 延迟比线路交换要大
  • 排队时间

相当于多个电路交换,延迟更大(排队延迟,存储/转发延迟),而来换取了共享性

  1. 存储-转发
     被传输到下一个链路之前, 整个分组必须到达路由器: 存储-转发
     在一个速率为R bps的链路 ,一个长度为L bits 的分组 的存储转发延时: L/R s

  2. 排队和延迟:

    如果到达速率>链路的输出速率:

    • 分组将会排队,等待传输

    • 如果路由器的缓存用完了,分组将会被抛弃

网络核心的关键功能

路由: 决定分组采用的源到 目标的路径

转发: 将分组从路由器的输 入链路转移到输出链路

  1. 统计多路复用

    A&B 时分复用 链路资源 A & B 分组没有固定的模式 统计多路复用

分组交换 vs. 电路交换

同样的网络资源,分组交换允许更多用户使用网络!

  • 1 Mb/s链路口

  • 每个用户:

    • 活动时100 kb/s
    • 10%的时间是活动的
  • 电路交换:

    • 10用户口
  • 分组交换:

    • 35用户时,>=10个用户活动的概率为0.0004
      能支持更多用户

分组交换是“突发数据的胜利者?”

  • 适合于对突发式数据传输
    • 资源共享
    • 简单,不必建立呼叫
  • 过度使用会造成网络拥塞:分组延时和丢失
    • 对可靠地数据传输需要协议来约束:拥塞控制
  • Q:怎样提供类似电路交换的服务?
    • 保证音频/视频应用需要的带宽
    • 一个仍未解决的问题(chapter 7)

Q: 预约服务(线路交换)对比按需服务(分组交换)的例 子?

分组交换按照有无网络层的连接分类

分组交换——分组的存储转发一段一段从源端传到目标端
数据报是按地址找人,不事先确定路好不好走;虚电路是先去一次,熟悉一下路线,再进行发送。

  1. 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
  2. 虚电路网络:
    • 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

数据报(datagram) 的工作原理

  • 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(不维护主机和主机之间的状态)

虚电路(virtual circuit)的工作原理

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网络分类

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1.4 接入网和物理媒体

把网络边缘接入网络核心

Q: 怎样将端系统和边缘路由 器连接?
 住宅接入网络
 单位接入网络 (学校、公 司)
 无线接入网络
注意:
 接入网络的带宽 (bits per second) ?
 共享/专用?

住宅接入:modem
  • 将上网数据调制加载音频信号上, 在电话线上传输,在局端将其中的 数据解调出来;反之亦然
     调频  调幅  调相位  综合调制

  • 拨号调制解调器

    • 56Kbps 的速率直接接入路由器 (通常更低)

    • 不能同时上网和打电话:不能 总是在线

接入网: digital subscriber line (DSL)

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  • 采用现存的到交换局DSLAM的电话线
    • DSL线路上的数据被传到互联网 (>4kHz,上行、下行再分频率)
    • DSL线路上的语音被传到电话网 (< 4kHz)
  • < 2.5 Mbps上行传输速率(typically < 1 Mbps)
  • < 24 Mbps下行传输速率(typically < 10 Mbps)

接入网: 线缆网络

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有线电视信号线缆双向改造
FDM: 在不同频段传输不同信道的数据, 数字电视和上网数据(上下行)

  • HFC: hybrid fiber coax
    • 非对称: 最高30Mbps的下行传输速率, 2 Mbps 上行传输 速率
  • 线缆和光纤网络将个家庭用户接入到 ISP 路由器
  • 各用户共享到线缆头端的接入网络
    • 与DSL不同, DSL每个用户一个专用线路到CO(central office)
住宅接入:电缆模式

fiber optic transport——光纤传输

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接入网: 家庭网络

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router, firewall, NAT

企业接入网络(Ethernet)

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 经常被企业或者大学等机构采用
 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps传输率
 现在,端系统经常直接接到以太网络交换机上

无线接入网络

 各无线端系统共享无线接入网络**(端系统到无线路由器)**

  • 通过基站或者叫接入点
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物理媒体

Bit: 在发送-接收对间传播

物理链路:连接每个发送-接 收对之间的物理媒体
导引型媒体:信号沿着固体媒介被导引:同轴电缆、光纤、 双绞线
非导引型媒体:开放的空间传输电磁波或者光信号,在电磁或者光信号中承载数字数据

双绞线 (TP)
 两根绝缘铜导线拧合  5类:100Mbps 以太网 ,Gbps 千兆位以太网  6类:10Gbps万兆以太网

同轴电缆、光纤

同轴电缆:
 两根同轴的铜导线
 双向
 基带电缆:  电缆上一个单个信道  Ethernet
 宽带电缆:  电缆上有多个信道  HFC

光纤和光缆:
 光脉冲,每个脉冲表示一个 bit,在玻璃纤维中传输
 高速:  点到点的高速传输(如10 Gps-100Gbps传输速率 )
 低误码率:在两个中继器之 间可以有很长的距离,不受 电磁噪声的干扰
 安全

无线链路

 开放空间传输电磁波,携 带要传输的数据
 无需物理“线缆”
 双向
 传播环境效应:  反射  吸收  干扰

无线链路类型:
 地面微波  e.g. up to 45 Mbps channels
 LAN (e.g., WiFi)  11Mbps, 54 Mbps,540Mbps…
 wide-area (e.g., 蜂窝)  3G cellular: ~ 几Mbps  4G 10Mbps  5G 数Gbps
 卫星 每个信道Kbps 到45Mbps (或者 多个聚集信道)  270 msec端到端延迟  同步静止卫星和低轨卫星

1.5 Internet结构和ISP

按ISP划分互联网

互联网结构:网络的网络
  • 端系统通过接入ISPs (Internet Service Providers)连接到互联网
    • 住宅,公司和大学的ISPs
  • 接入ISPs相应的必须是互联的
    • 因此任何2个端系统可相互发送分组到对方
  • 导致的“网络的网络”非常复杂
    • 发展和演化是通过经济的和国家的政策来驱动的
  • 让我们采用渐进方法来描述当前互联网的结构

问题: 给定数百万接入ISPs,如何将它们互联到一起

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选项: 将每个接入ISP都连接到全局ISP(全局范围内覆盖)? 客户ISPs和提供者ISPs有经济合约

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竞争:但如果全局ISP是有利可为的业务,那会有竞争者
合作:通过ISP之间的合作可以完成业务的扩展,肯定会有互 联,对等互联的结算关系

Internet exchange point

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…然后业务会细分(全球接入和区域接入),区域网络将出 现,用与将接入ISPs连接到全局ISPs
然 后 内 容 提 供 商 网 络 (Internet Content Providers,e.g., Google, Microsoft, Akamai) 可能会构建它们自己的网络,将它们的服务、内容更 加靠近端用户,向用户提供更好的服务,减少自己的运营支出

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在网络的最中心,一些为数不多的充分连接的大范围网络(分布广、节点有限、 但是之间有着多重连接)

  • “tier-1” commercial ISPs (e.g., Level 3, Sprint, AT&T, NTT), 国家或者国际 范围的覆盖
  • content provider network (e.g., Google): 将它们的数据中心接入ISP,方便周边 用户的访问;通常私有网络之间用专网绕过第一层ISP和区域
松散的层次模型

中心:第一层ISP(如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T)国家/国际覆盖,速率极高

  • 直接与其他第一层ISP相连
  • 与大量的第二层ISP和其他客户网络相连

第二层ISP: 更小些的 (通常是区域性的) ISP

  • 与一个或多个第一层ISPs,也可能与其他第二层ISP

第三层ISP与其他本地ISP

  • 接入网 (与端系统最近)

一个分组要经过许多网络!

很多内容提供商(如:Google, Akamai )可能会部署自己的网 络,连接自己的在各地的DC(数据中心),走自己的数据
连接若干local ISP和各级(包括一层)ISP,更加靠近用户

 POP: 高层ISP面向客户网络的接入点,涉及费用结算
 如一个低层ISP接入多个高层ISP,多宿(multi home)
 对等接入:2个ISP对等互接,不涉及费用结算
 IXP:多个对等ISP互联互通之处,通常不涉及费用结算
 对等接入
 ICP自己部署专用网络,同时和各级ISP连接

1.6 分组延时、丢失和吞吐量

分组丢失和延时是怎样发生的?

在路由器缓冲区的分组队列
 分组到达链路的速率超过了链路输出的能力
 分组等待排到队头、被传输

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四种分组延时

  1. 节点处理延时:  检查 bit级差错  检查分组首部和决定将分组导向何处

  2. 排队延时  在输出链路上等待传输的时间  依赖于路由器的拥塞程度

  3. 传输延时:  R=链路带宽(bps)  L=分组长度(bits)  将分组发送到链路上的时间= L/R  存储转发延时

  4. 传播延时:  d = 物理链路的长度  s = 在媒体上的传播速度 (~2x10^8 m/sec)  传播延时 = d/s

车队类比

情况一、

 汽车以100 km/hr 的速度传播
 收费站服务每辆车需 12s(传 输时间)
 汽车~bit; 车队 ~ 分组
 Q: 在车队在第二个收费站排 列好之前需要多长时间?
 即:从车队的第一辆车到达第 一个收费站开始计时,到这个 车队的最后一辆车离开第二个 收费站,共需要多少时间

 将车队从收费站输送到公 路上的时间 = 12*10 = 120s
 最后一辆车从第一个收费 站到第二个收费站的传播 时间: 100km/(100km/hr)= 1 hr
 A: 62 minutes

情况二、

 汽车以1000 km/hr 的速 度传播汽车
 收费站服务每辆车需 1分 钟
 Q:在所有的汽车被第一个 收费站服务之前,汽车会到达第二个收费站吗?

 Yes!7分钟后,第一辆汽车 到达了第二个收费站,而第 一个收费站仍有3辆汽车
 在整个分组被第一个路由器 传输之前,第一个比特已经 到达了第二个路由器!

节点延时
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排队延时

 R=链路带宽 (bps)
 L=分组长度 (bits)
 a=分组到达队列的平均速率

流量强度 = La/R
 La/R ~ 0: 平均排队延时很小
 La/R -> 1: 延时变得很大,趋近无穷
 La/R > 1: 比特到达队列的速率超过了从该队 列输出的速率,平均排队延时将趋向无穷大! 设计系统时流量强度不能大于1!

Internet的延时和路由

 Internet 的延时和路由是什么样的呢?
 Traceroute 诊断程序: 提供从源端,经过路 由器,到目的的延时测量
 For all i:
 沿着目的的路径,向每个路由器发送3个探测分组
 路由器 i 将向发送方返回一个分组
 发送方对发送和回复之间间隔计时

Traceroute 是 利用 ICMP协议 运作的

 在Windows系统下
 Tracerert hostname
 如 Tracerert www.gucas.ac.cn
 更完整的例子
 tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j computer-list] [-w timeout] target_name
 请见帮助: http://www.linkwan.com/gb/broadmeter/article/trace -help.htm

 测试网址:  www.traceroute.org  www.linkwan.com

分组丢失

 链路的队列缓冲区容量有限
 当分组到达一个满的队列时,该分组将会丢失
 丢失的分组可能会被前一个节点或源端系统重传,或根本不重传

吞吐量

 吞吐量: 在源端和目标端之间传输的速率(数据量/单位时间)
 瞬间吞吐量: 在一个时间点的速率
 平均吞吐量: 在一个长时间内平均值

瓶颈链路:端到端路径上,限制端到端吞吐的链路(吞吐量最小的链路)

吞吐量:互联网场景

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 链路上的每一段实 际可用带宽Ri’=?
 端到端吞吐量: min{Ri’}
 每个连接上的端到 端吞吐: min(Rc ,Rs ,R/10) 10个人在用
 实际上: Rc 或者 Rs 经常是瓶颈

1.7 协议层次及服务模型

网络是一个复杂的系统!
 网络功能繁杂:数字信号的物理信 号承载、点到点、路由、rdt、进 程区分、应用等
 现实来看,网络的许多构成元素和设备:
 主机
 路由器
 各种媒体的链路
 应用
 协议
 硬件, 软件

问题是: 如何组织和实现这个复杂的网络功能?

模块化分解/分层

例子2:两位异地哲学家的交流
哲学家/翻译层/邮局

现实生活中的例子:航线系统
票务 (购买) 行李 (托运) 登机口 (登机) 从跑道起飞 按航线飞行
票务 (投诉) 行李 (认领) 登机口 (离机) 从跑道着陆 按航线飞行
按航线飞行

航线的功能层次

层次化方式实现复杂网络功能:
 将网络复杂的功能分层功能明确的层次,每一层实现了其中一个或一 组功能,功能中有其上层可以使用的功能:服务(垂直关系)
本层协议实体相互交互执行本层的协议动作(水平关系),目的是实现本层功能, 通过接口为上层提供更好的服务
 在实现本层协议的时候,直接利用了下层所提供的服务
 本层的服务:借助下层服务实现的本层协议实体之间交互带来的 新功能(上层可以利用的)+更下层所提供的服务

服务
  1. 服务和服务访问点

     服务( Service):低层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力
     服务用户(service user)
     服务提供者(service provider )
     原语(primitive):上层使用下层服务的形式,高层使用低层提供的服务,以及低层向高层提供服务都是通过 服务访问原语来进行交互的—形式 比如socket API(一些类型的函数)
     服务访问点 SAP (Services Access Point) :上层使用下层提供的服务通过层间的接口—地点
     例子:邮箱
    地址(address):下层的一个实体支撑着上层的多个实体, SAP有标志不同上层实体的作用
     可以有不同的实现,队列
    例子:传输层的SAP: 端口(port)
    比如:一个 地点/层间接口

  2. 服务的类型

    面向连接的服务和无连接的服务-方式

    • 面向连接的服务(Connection-oriented Service)
      • 连接(Connection):两个通信实体为进行通信而建立的一种结合
      • 面向连接的服务通信的过程:建立连接,通信,拆除连接面向连接的服务的例子:网络层的连接被成为虚电路
      • 适用范围:对于大的数据块要传输;不适合小的零星报文
      • 特点:保序
      • 服务类型:
        • 可靠的信息流传送页面(可靠的获得,通过接收方的确认)
        • 可靠的字节流远程登录
        • 不可靠的连接数字化声音

    面向连接的服务和无连接的服务

    • 无连接的服务(Connectionless Service)
      • 无连接服务:两个对等层实体在通信前不需要建立一个连接,不预留资源;不需要通信双方都是活跃;(例:寄信)
      • 特点:不可靠、可能重复、可能失序
      • IP分组,数据包;
      • 适用范围:适合传送零星数据;
      • 服务类型:
        • 不可靠的数据报电子方式的函件
        • 有确认的数据报挂号信
        • 请求回答信息查询
  3. 服务和协议

    服务与协议的区别

    ​  服务(Service):低层实体向上层实体提供它们之间的 通信的能力,是通过**原语(primitive)**来操作的,垂直

     协议(protocol) :**对等层实体(peer entity)**之间在相互 通信的过程中,需要遵循的规则的集合,水平  服务与协议的联系

    ​  本层协议的实现要靠下层提供的服务来实现
    ​  本层实体通过协议为上层提供更高级的服务

数据单元(DU)

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ICI : 接口控制信息 - Interface Control Information

上层的PDU对于本层是SDU,封装后对于本层是PDU
两者的封装关系:一对一、一个SDU分成多个再进行封装,成多个PDU(一对多)、多个SDU封装成一个PDU(多对一)

分层处理和实现复杂系统的好处?

对付复杂的系统
 概念化:结构清晰,便于标示网络组件,以及描述其 相互关系
 分层参考模型
 结构化:模块化更易于维护和系统升级
 改变某一层服务的实现不影响系统中的其他层次
 对于其他层次而言是透明的
 如改变登机程序并不影响系统的其它部分
 改变2个秘书使用的通信方式不影响2个翻译的工作
 改变2个翻译使用的语言也不影响上下2个层次的工作
 分层思想被认为有害的地方?
效率相对较低

Internet 协议栈

  • 应用层:网络应用(实现网络应用)
    为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务
    FTP,SMTP,HTTP,DNS
  • 传输层:主机之间的数据传输(区分进程,把不可靠变为可靠)
    在网络层提供的端到端通信基础上,细分为进程到进程,将不可靠的通信变成可靠地通信
    TCP , UDP
  • 网络层:为数据报从源到目的选择路由(转发、路由)
    主机主机之间的通信,端到端通信,不可靠
    IP,路由协议
  • 链路层:相邻网络节点间的数据传输(相邻两点间,以帧位单位的传输)
    2个相邻2点的通信,点到点通信,可靠或不可靠
    点对对协议PPP,802.11(wifi),Ethernet
  • 物理层:在线路上传送bit(相邻两点间电磁波的承载,以bit的传输)

ISO/OSI 参考模型
 表示层: 允许应用解释传输的数据, e.g., 加密,压缩,机器相关的表示转换
 会话层: 数据交换的同步,检查点,恢复
 互联网协议栈没有这两层! (在Internet协议栈在应用层实现)

 这些服务,如果需要的话,必须被应用实现
 需要吗?

封装与解封装
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链路层交换机主要用于组建局域网,而路由器则主要负责连接外网并寻找网络中最合适数据传输的路径。

最后需要说明的是:路由器一般都具有防火墙功能,能够对一些网络数据包选择性的进行过滤。现在的一些路由器都具备交换机的功能,也有具备路由器功能的交换机,称为三层交换机。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但是速度也相对较慢,价格较为昂贵,而三层交换机既有交换机的线性转发报文的能力,又有路由器的路由功能,因此得到了广泛的应用。

各层次的协议数据单元

应用层:报文(message)
传输层:报文段(segment):TCP段,UDP数据报
网络层:分组packet(如果无连接方式:数据报 datagram)
数据链路层:帧(frame)
物理层:位(bit)

1.8 历史

中科大郑烇、杨坚《计算机网络》课程 第一章笔记_第15张图片

1980-1990: 体系结构变化, 网络数量激增,应用丰富

 1983: TCP/IP部署,标记日
 NCP分化成2个层次,TCP/IP, 从而出现UDP
 覆盖式IP解决网络互联问题
 主机设备和网络交换设备分开  1982: smtp e-mail协议定义
 1983: DNS 定义,完成域名 到IP地址的转换
 1985: ftp 协议定义
 1988: TCP拥塞控制

 其他网络形式的发展
 新的国家级网络: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel
 1985年:ISO/OSI提出, 时机不对且太繁琐,

 100,000主机连接到网络联 邦

TCP/IP 极具包容性 IP for everything

1990, 2000’s: 商业化, Web, 新的应用 Web与超文本

 Internet
 什么是协议
 网络边缘,核心,接入网络
 分组交换 vs. 电路交换
 Internet/ISP 结构
 性能: 丢失,延时,吞吐量
 层次模型和服务模型
 历史

  1. 组成角度看什么是互联网
    边缘:端系统(包括应用)+接入网核心:网络交换设备+通信链路
    协议:对等层实体通信过程中遵守的规则的集合·语法,语义,时序
    为了实现复杂的网络功能,采用分层方式设计、实现和调试
    应用层,传输层,网络层,数据链路层,物理层
    协议数据单位:
    报文,报文段,分组,帧,位
    从服务角度看互联网
    通信服务基础设施
    提供的通信服务:面向连接无连接·应用
    应用之间的交互
    . C/S模式
    . P2P模式
  2. 数据交换
    分组数据交换线路交换
    比较线路交换和分组交换分组交换的2种方式
    虚电路
    数据报
    接入网和物理媒介
    接入网技术:
    住宅:ADSL,拨号,cable modem单位:以太网
    无线接入方式物理媒介
    光纤,同轴电缆,以太网,双绞线
    ISP层次结构
  3. 分组交换网络中延迟和丢失是如何发生的
    延迟的组成:处理、传输、传播、排队
    网络的分层体系结构
    分层体系结构
    服务
    协议数据单元封装与解封装历史

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