什么是Internet—从具体构成角度
- 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：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：
三种交换方式
电路交换
- 电话交换机接通电话线的方式就叫做电路交换
- 从通信资源的分配角度看，交换就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源
- 电路交换的三个步骤
- 建立连接（分配通信资源，即通过多条中继线和交换机将两个用户连接）
- 通话（一直占用通信资源）
- 释放连接（归还通信资源）
- 计算机的资源传送可以通过电路交换，但效率往往很低，因为计算机数据是突发性的出现在计算机传输线路上的
- 优点：通信时延小，有序传输，没有冲突，使用范围广（模拟信号+数字信号），实时性，控制简单
缺点：建立连接时间长，线路独占使用率低，灵活性差（通路出故障），难以规格化，
分组交换
分组交换中最重要的就是分组交换机-路由器 ，它负责将各种网络互联起来，对接收到的数据进行分组交换
- 用户传输的整块数据叫做报文，发送之前会被划分成若干个等长数据段，在每个数据段前加上一些由必要信息组成的首部后就构成一个分组，简称为“包”，，首部就被称为包头
- 分组交换机接收到一个分组后，先储存然后按照首部地址进行查表转发，转发给下一分组交换机，最终到达目标主机，目标主机去除头部将数据段组合成原始报文
- Tip：各分组从源站到目的站可以走不同路径(路由)
- Tip：分组到达目标主机的顺序不一定和源站是一样的
- 上述过程中，发送方构造分组，发送分组；路由器缓存分组，转发分组；接收方：接收分组，还原报文
- 优点：无需建立连接，线路利用率高，简化存储管理，加速传输，减少出错概率和重发数据量（即便丢了一个分组，直接重新转发该分组，而不是转发整个报文）
缺点：引起转发延时，需要传输额外的信息量（包头），可能会存在失序，丢失或者重复分组的问题
报文交换
报文交换和分组交换的方式类似，报文交换的交换节点也采用储存转发方式，但报文交换对报文大小没有限制，这就要求交换节点需要有较大的缓存空间
- 报文没有分组！
- 报文交换主要用于早期的电报通信网
- 优点：提供多目标服务
- 缺点：需要较大的储存缓存空间，需要传输额外的信息量
计算机网络的定义与分类
定义
- 计算机网络的最简单定义是：一些通过互连，自治的计算机的集合
- 互连：是指计算机之间可以通过有限或无线的方式进行数据通信
- 自治：是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用
- 集合：是指至少需要两台计算机
- 较好的定义：计算机网络主要由一些通用的，可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能搞用来传送多种不同类型的数据，并能够支持广泛和日益增长的应用
分类
- 按交换技术分类：电路交换网络，分组交换网络，报文交换网络
- 按使用者分类：公用网，专有网（私网）
- 按传输介质分类：有线网络，无线网络
- 按覆盖范围分类：广域网WAN，城域网MAN，局域网LAN，个域网PAN(通常称为无线个人局域网WPAN)
- 按拓扑结构分类：总线型网络，星形网络，环形网络，网状形网络
计算机网络性能指标
速率
- 比特：计算机中数据量的单位， 也就是信息论中信息量的单位，一个比特就是二进制数字中的一个0或1
- Byte = B bit = b
- 常用数据量单位：1Byte字节=8bit比特 ； 1KB=2^10B ； 1MB=K·KB=2^20B ； 1GB=K·MB=2^30B
- 速率/比特率：连接在计算机网络上的主机在数字通道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率
- 常用单位：b/s = bps
- 1kb/s = 10^3 b/s 1Mb/s = 10^6b/s 1Gb/s = 10^9b/s
数据量和比特率的换算不一样！！！，一个是2^10,还有一个是10^3，计算一定要换算
带宽
用来表示网络的通信线路所能 传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另外一点所能通过的“最高数据率”
-
吞吐量
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或通信，接口)的数据量
- 吞吐量被经常用于对现实生活中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络
-
时延
网络时延有 发送时延，传播时延，处理时延
- 构建网络中要做到设备间以及传输介质的速率匹配，不然最大的传输速率只会和这些设备的中最小的传输速率一样
- 发送时延计算： 分组长度(b) / 发送速率(b/s)
- 传播时延计算：信道长度(m) / 电磁波传播速率(m/s) ,计算传输时延首先应该确定是什么传输媒体（空气 / 铜线 / 光纤…）
-
时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 * 带宽
- 可以把时延带宽积比作一个管道，传播时延就是长度，带宽就是横截面积，这样的话，管道里就是装的比特
- 若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特
-
往返时间-RTT
两个主机进行信息交互，往返时间是指源主机发送分组开始直到源主机收到来自目标主机的确认分组为止所需要的时间
利用率
信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)
- 网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均
根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加，因此利用率并非越高越好
丢包率
即分组的丢失率， 指在一定时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率
- 具体为：接口丢包率，节点丢包率，链路丢包率，路径丢包率，网络丢包率
- 1.分组在传输过程中出现误码，被节点丢弃
- 2.分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时就可能造成网络拥堵
- 丢包率反应网络拥堵情况
计算机网络体系结构
常用的计算机网络体系结构
- 开放系统互联参考模型 即OSI体系结构，该模型是一个七层协议的体系结构，是法律上的国际标准
- 结构从下往上是物理层，数据链路层，网络层，运输层，会话层，表示层，应用层
- TCP/IP体系结构，是因特网开始使用的，该模型一个四层协议的体系结构，是事实上的国际标准
- 从下往上依次是网络接口层，网际层，运输层，应用层
- IP是TCP/IP体系结构网际层的核心协议，这个协议可以将不同的网络接口进行互连，并向其上的TCP协议和UDP协议提供网络互连服务
- TCP和UDP是TCP/IP体系结构运输层的两个重要协议，TCP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供可靠传输的服务；UDP协议在……可向应用层的相关协议提供不可靠传输服务
- TCP/IP体系结构的应用层包含了大量的应用层协议HTTP-SMTP DNS-RTP
原理体系结构，适用于教学，从下到上依次是物理层，数据链路层，网络层，运输层，应用层
计算机网络体系结构分层的必要性
计算机网络是一个非常复杂的系统，大化小
- 如何标识网络中的各个主机-例如 IP地址(前三个数标识网络，最后一个数标识主机)
- 如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据
- 如何协调各主机征用总线
- 物理层解决使用何种信号来传输比特的问题
- 数据链路层解决分组在一个网络上传输的问题
- 网络层解决分组在多个网络上传输的问题
- 运输层解决进程之间基于网络的通信问题
-
计算机网络体系结构分层思想举例
例子：通过计算机访问一个网站
- 首先：应用层按HTTP协议的规定构建一个HTTP请求报文，然后交付给运输层处理
- 然后：运输层给HTTP请求报文添加一个TCP首部，使之成为TCP报文段，然后交付给网络层处理
- 然后：网络层给TCP报文段添加一个IP首部，使之成为IP数据报，然后交付给数据链路层
- 然后：数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部，使之成为帧，然后交付给物理层
- 最后：物理层会在该比特流前面添加前导码，让目的主机做好接收帧的准备，然后物理层将比特流变换成相应的信号发送给传输媒体，信号通过传输媒体到达路由器
- 路由器会把这些反向操作一遍再转换成比特流给Web服务器，Web服务器接收到后经过层层筛选接收HTTP请求报文
然后Web服务器给主机发送HTTP响应报文啊吧啊吧，方法和请求一样
计算机网络体系结构中的专业术语
实体
任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
-
协议
控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
- 三要素：语法，语义，同步
- 语法 定义所交换信息的格式
- 语义 定义收发双方所要操作完成的操作
- 同步 定义收发双方的时序关系
- 应用层使用应用层协议(例如HTTP，SMTP)进行通信，运输层应用运输层协议(例如TCP，UDP)进行通信，依次类推
服务
- 在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务、
- 要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务
- 实体看的见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议，也就是说，下面的协议对上面的实体是透明的【就好比我们可以享受手机提供的服务，但不需要弄懂手机运行的原理】
- 协议是水平的，服务是垂直的
- 服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型，如数据链路层的服务访问点为帧的“类型”字段
协议数据单元-PDU：对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元，例如物理层的数据包就是比特流 ，以此类推有帧，分组/IP数据报
服务数据单元-SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元
总结：
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