《计算机网络》-读书笔记-第一章-计算机网络和英特网

第1章 计算机网络和英特网

1.1 什么是因特网

1.1.1 具体构成描述

因特网是一个世界范围的计算机网络,连接着以亿为单位的计算设备。这些设备称为:主机(host)或端系统(end syste)

端系统通过通信链路(communication link)和分组交换(packet switch)连接到一起

链路所使用到介质不同,传输速率也不同,以比特/秒度量(bit/s 或 bps)

分组(Packet):发送端的数据分段,两种类型的分组交换机:路由器(router)、链路层交换机(link-layer switch),这两种类型的交换机朝着最终目的地转发分组。

一个分组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(route 或 path)

端系统通过因特网服务提供商(Internet Service Provider,ISP)接入因特网

端系统、分组交换机都要运行一系列协议(protocol),这些协议控制因特网中信息的接收和发送,其中两个最重要的协议:

TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)

IP(Internet Protocol,网际协议):定义了路由器和端系统之间发送和接收的分组格式

因特网的主要协议统称为TCP/IP

1.1.2 服务描述

因特网的两种描述方法:一种根据它的硬件和软件组件来描述,另一种是根据基础设施向分布式应用程序提供的服务来描述。

1.1.3 什么是协议

一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序,以及报文发送/接收一条报文或其他事件所采取的动作

1.2 网络边缘

1.2.1 接入网

宽带住宅接入:数字用户线(DSL)、电缆、光纤到户(FTTH)

企业(和家庭)接入:以太网和WiFi

广域无线接入:3G和LTE

1.2.2 物理媒体

一个比特当从源到目的地传输时,通过一系列“传输-接收器”对,从而跨越一种物理媒介(physical medium)传播电磁波或光脉冲来发送该比特。物理媒介分为两类:导引型媒体、非引导型媒体

双绞铜线:最便宜并且使用最为普遍对引导型传输媒体,一直用于电话网。无屏蔽双绞线常用在建筑物内的计算机网络中,即用于局域网(LAN)中。

同轴电缆:在电视系统中使用普遍

光纤:广泛用于因特网主干,是一种细而柔软的、能够导引光脉冲的媒体,每个脉冲表示一个比特

陆地无线电信道

卫星无线电信道:同步卫星、近地轨道卫星

1.3 网络核心

1.3.1 分组交换

报文(message):包含协议设计者需要的任何东西

分组(packet):从源端系统向目的端系统发送一个报文,源将长报文划分为较小端数据块

分组交换机(packet switch):发送分组的通信链路,主要有两类:路由器、链路层交换机

存储转发传输:多数分组交换机在链路的输入端使用的一种机制,能在开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前,必须接收到整个分组。

排队时延长和分组丢失:每个分组交换机有多条链路与之相连。对于每条相连到链路,该分组交换机具有一个输出缓存(output buffer)也叫输出队列(output queue),它用于存储路由器准备发往那条链路到分组。如果到达到分组需要传输到某条链路,但发现该链路正忙于传输其他分组,该到达分组必须在输出缓存中等待。分组还要承受输出缓存但排队时延(queue delay),这些时延是变化但,取决于网络中但拥塞程度。因为缓存空间大小是有限但,如果缓存满了,后续到达的分组将出现分组丢失(丢包packet lost)的情况,到达的分组或已经排队的分组之一将丢弃。

转发表和路由选择协议:分组首部中包含IP地址,路由器检查该分组的目的地地址的一部分,并向一台相邻路由器转发该分组。每台路由器具有一个转发表(forwarding table)

1.3.2 电路交换

在发送和接收方需要先建立连接,称为电路(circuit)

电路交换网络中的复用

分组交换的性能优于电路交换的性能,分组交换能够共享,按需分配

1.3.3 网络的网络

今天的因特网是一个网络的网络,结构复杂,由十多个第一层ISP和数万个较底层的ISP组成

1.4 分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

1.4.1 分组交换网中的时延概述

结点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延,这些时延总体累加起来是结点时延。

1.4.2 排队时延和丢包

1.4.3 端到端时延

1.4.4 计算机网络中的吞吐量:分为瞬时吞吐量、平均吞吐量

1.5 协议层次及其服务模型

1.5.1 分层的体系结构

每层通过在该层中执行某些动作或使用直接下层的服务来提供服务。各层的所有协议被称为协议栈(protocol stack)。因特网五层:物理层、链路层、网络层、运输层、应用层。

应用层:网络应用程序及他们的应用层协议存留的地方。分布在多个端系统上,一个端系统中的应用程序使用协议与另一个端系统中国呢的应用程序交换信息分组。应用层的信息分组称为报文(message)

运输层:在应用程序端点之间传送应用层报文。因特网中,两个传输协议:TCP(面向连接)、UDP(无连接),运输层分组称为报文段(segment)

网络层:负责将数据段(datagram)的网络层分组从一台主机移动到另一台主机上,使用IP协议

链路层:通过源和目的地之间的一系列路由器路由数据报,将分组从一个结点(主机或路由)移动网络层下传到数据报,路由到下一个结点,链路层分组称为帧(frame)

物理层:将链路层帧中一个一个比特从一个结点移动到下一个结点

OSI模型:多因特网五层多了表示层、会话层。表示层:使通信到应用程序能够解释交换数据到含义。会话层提供了数据交换和同步功能,包括了建立检查点和恢复方案到方法。这两个层由应用程序开发者处理。

1.5.2 封装

1.6 面对攻击的网络

1.7 计算机网络和因特网的历史

1.7.1 分组交换的发展:1961~1972

1.7.2 专用网络和网络互联:1972~1980

1.7.3 网络的激增:1980~1990

1.7.4 因特网的爆炸:20世纪90年代

1.7.5 最新发展

1.8 小结

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