《计算机网络》笔记 之 第一章 绪论

因特网发展的三个阶段

○ 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程 。

○ 第二阶段是建成了三级结构的因特网，包括主干网、地区网、校园网（企业网）。

○ 第三阶段是逐渐形成多层次的ISP结构的因特网。(P6 图1-4基于ISP的多层因特网概念)

因特网的组成

边缘部分 （又称端系统 end system）

由所有链接在因特网上的主机组成，用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享；

边缘部分的通信方式

○ 客户-服务器方式（C/S 方式），即Client/Server方式。（客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方）

○ 对等连接方式（P2P 方式），即 Peer-to-Peer方式。（对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。）

核心部分

由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供连通性和交换服务

核心部分交换技术

电路交换

三个阶段：建立连接 —-> 通话 —-> 释放连接。在通话时，两用户间占用端到端的资源，而由于绝大部分时间线路是空闲的，所以线路的传输速率往往很低。

分组交换`

采用存储转发技术，即收到分组—->储存分组—->查找路由（路由选择协议）—->转发分组。

报文 发送的整块数据
分组（包） 将报文划分成等长的数据段
首部（包头） 数据段的头部，包含诸如目的地址、源地址等重要控制信息。

划分分组的概念图

分组交换的优点

优点	所采用的手段
高效	在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用
灵活	为每一个分组独立的选择转发路由
迅速	以分组作为传输单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
可靠	保证可靠性的网络协议；分布式多路由器的分组交换网，使网络有很好的生存性

分组交换的缺点
1.时延：分组在各路由器存储转发时需要要排队。
2.开销：各分组必须携带控制信息。

报文交换

将整个报文传输到相邻节点，全部存储下来后查找存储表，转发到下一个节点，时延大

三种交换的比较

计算机网络的分类

按网络的作用范围分类

广域网 WAN（Wide Area Network）：因特网的核心部分。
城域网 MAN（Metropolitan Area Network）：用来将局域网互联，很多采用以太网术。
局域网 LAN（Local Area Network）
个人区域网 PAN（Personal Area Network）

按使用者分类

公用网（public network） 电信公司出资建造，对所有缴纳费用的人开放，如CHINANET
专用网（private network） 企业、部门建造，不对外人开放

性能指标

速率

b/s（bps bit per second）。如100M以太网，实际是指100Mb/s。

带宽

数字信道所能传送的最高数据率。单位b/s。

吞吐量

单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。其绝对上限值等于带宽。

时延（delay或latency）

数据（一个报文或分组，甚至比特）从网络（或链路）的一段传送到另一端的时间。也称延迟。
时延分类

发送时延：主机或路由器发送数据帧所需的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。也成传输时延。
            发送时延 = 数据帧长度（b） / 信道带宽（b/s）

传播时延：电磁波在信道中传输一定距离所需划分的时间。
            传播时延 = 信道长度（m） / 传输速率（m/s）

处理时延：主机或路由器处理收到的分组所花费的时间。

排队时延：分组在输入队列中等待处理的时间加上其在输出队列中等待转发的时间。

综上：总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 处理时延 + 排队时延。  

几种时延产生的地方

时延带宽积

传播时延 * 带宽。表示链路的容量。

往返时间RTT

从发送方发送数据开始，到发送发收到接收方的确认为止，所花费的时间。

利用率

某信道有百分之几是被利用的（有数据通过）。而信道或网络利用率过高会产生非常大的时延。

D0表示网络空闲时的时延，D表示网络当前的时延，U表示网络利用率，以下公式表示三者之间的关系
D = D0 / 1-U

时延与网络利用率的关系

计算机网络体系结构

形成

分层---->SNA（System Network Architecture 系统网络体系结构）---> ISO（国际标准化组织）制定 OSI（开放式系统互连）--->TCP/IP协议

协议

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约束。

协议三要素

○ 语法，数据与控制信息的结构或形式

○ 语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及及时作出何种响应

○ 同步，时间实现顺序的详细说明

五层协议的体系结构（从下向上）（P28~31）

物理层

主要负责在物理线路上传输原始的二进制数据；

数据链路层

主要负责在通信的实体间建立数据链路连接；组装和提取帧数据以及差错控制和纠正；

网络层

主要负责创建逻辑链路（选择合适路由，转发分组），以及实现对报文段或用户数据报封装成分组或包。

运输层

○ 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）——提供面向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输单位是报文段（segment）。

○ 用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol) ——提供无连接的数据传输服务，传输单位是用户数据报。

应用层

包含各种协议（HTTP，SMTP，FTP），为应用程序通信和交互提供规则。

Note

1.internet（互联网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互联而成的网络）
2.Internet（因特网）指的是全球最大的、开放的、由众多相互连接成的特定计算机网络，采用 TCP/IP 协议族作为通信规则，前身是美国的ARPANET。
3.数据量大小单位KB表示千字节为1024，传输速率小写k/s表示的是1000.
4.路由器的存储转发技术：路由器收到一个分组，先暂时存储一下，检查其首部中目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。路由器之间必须经常交换掌握的路由信息，以创建和维持在路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑结构中发生变化时及时更新。
5.路由器暂时存储的是一个个短分组，而不是整个长报文，短分组是暂存在路由器中的存储器（即内存）中而不是存储在磁盘里。这就保证了较高的交换速率。
6.对于高速网络链路，提高的是发送速率而不是传播速率。
7.一些拥有较大主干网的ISP通常控制他们的信道利用率不超过50%。如果超过了就要准备扩容，增大线路带宽。

例题

书本10、11、15、17、18、19题