计算机网络-自顶向下中科大郑烇自学【序章】

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

一、什么是Internet

internet是我们常说的互联网，它泛指多个计算机网络互连而组成的网络，在这些网络之间的通
信协议（即通信规则）可以是任意的而Internet是因特网，它指当前世界上最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机
网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且前身是美国的ARPANET

1. 什么是网络（从构成来讲）
   网络基本上靠这三部分来组成
   • 网络：结点和边组成的、大小与形状无关的拓扑
   • 计算机网络：联网的计算机构成的系统，连接节点的叫链路
   • 互联网

> 计算机网络由三部分组成
> 		1.结点
> 			结点分为主机结点和数据交换结点
> 				1).主机节点由  **host**    和    **system**  构成
> 				2).数据交换节点由 **中继器**、**交换机**、**路由器**或更高层的负载
> 均衡设备等构成
> 				（数据交换结点既不是数据的源，也不是数据的目标，是数据的中转结点）
> 		2.边
> 			边分为主干链路和接入网链路
> 				1).主干链路是指*路由器间的链路
> 				2).接入网链路是指*主机接到互联网的链路
> 		3.协议
> 			协议是支撑互联网运行的最重要的标准，实际上是对等层实体在通讯过程中应当
> 遵守的规则的集合，包括了语法、语义和时序
> 				1).语法：即数据与控制信息的结构或格式
> 				2).语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应
> 				3).时序：即事件实现顺序的详细说明

 - 互联网：是以TCP\IP协议为主的一组协议族来支撑的网络- 【如果一个公司内部使用的网络也是以TCP\IP协议族为基础的网络，但是不与外界通讯，- 则不被叫做互联网】

> 	由于互联网协议的多样性以及复杂性，在后期维护的过程中常常会起到牵一发而动全身的效
> 	果，所以我们将计算机网络的协议分层，将负责某一项的协议分到一起，这样在后期优化的
> 	时候只需要修改协议所在相对的层并修改层间接口参数，就可以简便优化互联网。
> 
> 于是我们将互联网分为五层：【自顶向下】
> 		1.应用层[交换应用报文]
> 		2.传输层[在网络层上细分了服务]
> 					[可靠->不可靠   端到端->进程到进程]
> 		3.网络层[在链路层相邻节点间的基础上完成的主机到目标主机(端到端)的不可靠传输]
> 		4.数据链路层[相邻节点间传输以帧为单位的数据，确定数据传输路线]
> 		5.物理层[位于媒体之上传播光/电信号]
> 
> 【各个层次在把不同的端系统中水平方向进行通信，垂直方向服务】
> 
> 互联网的多样性保证了*端系统的多样性*，常见的端系统有：计算机硬件、操作系统、app、
> 服务器、pad、手机......

互联网的协议分不同层次，有不同的Internet标准
(1).RFC Request For Comments
(2).IETF Internet Engineering Task Force
-----协议定义了两个通讯实体间交换的报文格式和次序，以及在报文传输或接受以及其他事件方面采取的动作

——互联网中传输的数据被叫做PDU（协议数据单元）在不同层次结构中对于数据有不同的叫法

应用层-Message—报文
传输层-Segment—报文段
网络层-IP数据报；分组
数据链路层-帧
物理层-比特流

互联网中各种通讯都受到协议的规范

2.从服务角度看互联网

        由两部分组成

>分布式应用进程+基础设施
>	其中	*分布式应用进程是网络存在的理由
>			*基础设施是指应用层以下的（目标主机＋源主机）所有运行的协议实体+网络部分
>	基础设施向应用进程提供服务
>		方式有两种
>			1.面向连接   的  TCP
>			2.面向无连接 的  UDP
>而应用进程的的方式只有一种：提供网络的API

二、网络边缘

网络结构

网络结构分为三部分：

• 网络边缘【采用网络设施的面向连接的服务】

主机、app目标：在端系统间进行数据传输

• 网络核心【采用网络设施的面向无连接的服务】

路由器、交换机、网络的网络目标：在端系统间传输数据<无连接>==作用：数据交换==

• 接入网、物理载体

有线、无线通讯链路

面向连接 != 有连接

端系统应用进程间的通讯模式
1.C/S 客户端服务器模式【客户端向服务器请求接受服务】
2.Peer-to -Peer 对等模式【很少成立专门的服务器】

3.网络核心【主要功能：数据交换】

1. 组成：路由器的网状网络
2. 数据怎样通过网络进行传输：

 > Way1：为每个呼叫预留一条线路   【电路交换】> 			特点：	1）有独立线路> 					2）网络资源被分片> 						因此使网络资源使用最大化，采用四种方法：> 							时分复用、频分复用、波分复用、码分复用> 			因此不适用于计算机中> Way2：分组交换> 			·将要传输的数据分成一个个单位：分组    ==存储转发==> 			·将分组从一个路由器传到相邻路由器，一段段最终从源端传到目标端> 			·每段采用链路的最大传输能力【带宽】> 			> 			特点：	1）以分组为单位的存储-转发的方式> 					2）资源共享，按需使用

分组交换的存储转发方式：

1. 虚电路
2. 用户数据报

4.接入网和物理媒体

• 接入网：边缘主机通过接入网接入网络核心
  分为两种介入方式：有线接入 和 无线接入

有线接入分为1）住宅接入   modem运用调制解调功能，在已有电话线的基础上进行功能改造调制：调频、调幅、调相2）线缆网络	（有线电视）FDM数字化+双向改造（上行+下行）
无线接入分为  1）无线局域2）无线广域

• 无线接入网络：各个端系统共享无线进入网络

• 物理媒体：在每个传输-接收对跨越的一种物理媒体
  1）导引型媒体：双绞线、同轴线缆等
  2）非导引型媒体：无线电

• 无线全连路：开放空间传输电磁波，携带需要传输的数据

5.Internet结构和ISP

• 互连网络结构：网络的网络
  1）端系统通过接入ISP接入互联网
  2）接入ISP相应的必须是互联的

WAY1- n个ISP全连接 可扩展性差
WAY2- 竞争+合作（各个企业签订协议开展业务）

6.分组延时和吞吐量

Q1：分组丢失和延时是如何发生的

在路由器的缓冲区的分组队列中
1–分组到达全链路的速率超过链路输出的能力
2–分组等到队头、被传输

Q2：分组四种延时

节点处理延时排队延时传输延时传播延时

Q3：分组丢失的原因：

1--链路的队列缓冲区容量有限
2--当分组到达一个满的队列时，分组会自动丢弃
3--丢失的节点可能会被上一个结点或源端系统重传，或者根本不重传

吞吐量 ：在源端和目标端的传输速率（数据量/时间单位）

瓶颈链路：端到端的路径上，限制端到端的传输速率

7.协议层次和服务模型

从根本来看，网络是一个复杂的系统，首先是功能繁杂，有数字信号到物理信号的承载、端到端/点到点的路由、rdt等多种功能，其次从现实来看，网络有多种构成元素和设备，比如主机、路由器、各种媒体链路、应用、协议等

Q1：如何实现纷繁复杂的网络功能？

思路：模块化【复杂的功能拆分成多个模块，每个模块间相互连接，相互调用】

           分层化【相邻层次间才可相互调用，不可跨层调用】

>>下层为上层提供服务（上层使用下层提供的服务）
>>水平方向进行通信 （通过下层服务）
>>本层协议通过实体交互实现本层功能

服务模型

Q1：什么是服务

服务是底层实体通过层间接口向上层实体提供他们之间通信的能力

原语：上层使用下层的服务方式，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的方式来进行交互的形式

Q2：服务的类型

1. 面向连接【保序】
2. 无连接【不可靠】

分层处理和实现复杂系统的好处：：：：

对于复杂系统：

1. 概念化【结构清晰，便于标记网络组件，以及描述其参考关系】
2. 结构化【模块化更利于维护和系统升级】

总结

以上就是计算机网络序章的总结，知识点多且杂，不足可补充