计算机⽹络11_概述
1、什么是Internet
解释Internet从服务⾓度，组成细节⾓度
组成细节⾓度：
ISP (Internet Service Provider): 计算设备+通信链路+交换⽹络（分组交换）
计算设备：主机=端系统
通信链路：光纤，铜缆，⽆限电，卫星
交换⽹络：路由器，交换机
服务⾓度：
为⽹络应⽤提供通信服务的通信基础设施
为⽹络应⽤提供应⽤编程接⼝（API）
光有硬件，链路，路由器是不能正常运⾏⽹络，将数据传输和交换的。还需要⽹络协议。
计算机⽹络的数据交换必须遵守事先约定好的规则。
⽹络协议（network protocol）：是为⽹络中的数据交换⽽建⽴的规则，标准和约定。
协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到消息或发⽣的事件所采取的“动作”（Action）协议的三要素：
语法（Syntax）
信号电平
数据与控制信息的结构或格式
语义（Semantics）
需要发出何种控制信息
完成何种动作以及做出何种响应
差错控制
时序（Timing）
事件顺序
提供端到端的进程间通信服务的是速度匹配
协议是计算机⽹络的重要内容：
协议规范了⽹络中所有信息的发送和接收过程。
学习⽹络的重要内容之⼀
⽹络创新的形式之⼀
Internet协议标准
RFC：Request for comment
IETF: 互联⽹⼯程任务组
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2、计算机⽹络结构
⽹络边缘：主机、⽹络应⽤’
接⼊⽹络：物理介质‘
⽹络核⼼：（核⼼⽹络）；
2.1主机（端系统）：
位于⽹络边缘
运⾏⽹络应⽤程序：Web, Email
客户/服务器应⽤模型：
客户发送请求，接受服务器响应
如Web应⽤，⽂件传输FTP应⽤
对等（Peer-Peer）P2P模型：
⽆专⽤服务器
通信在对等实体之间直接进⾏
2.2接⼊⽹络：
家庭，住宅⽹络
机构接⼊⽹络
移动接⼊⽹络
⽤户关⼼
带宽：bps
共享/独占？
家庭/住宅：
  DSL数字⽤户线路
  HFC电缆⽹络
机构接⼊：以太⽹
端系统通常直接连接以太交换机
⽆线接⼊：
通过，即接⼊点
  ⽆线局域⽹LANs
  ⼴域⽆线接⼊
2.3⽹络核⼼
关键功能：路由+转发
核⼼问题：如何将数据从源主机发到⽬的主机上。数据交换
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为什么需要数据交换
  链路问题 N2
  引⼊交换设备：计算机主机和交换设备连接，如果⽹络规模⼤，主机距离远。问题也很⼤。
  把交换设备连接到⼀起，形成交换⽹络。
动态转接：
动态分配传输资源
数据交换类型：
  电路交换
  电话⽹络
电路交换：
电路交换的三个阶段：建⽴连接（呼叫/电路建⽴），通信，释放连接（拆除电路）
  独占资源
电路交换⽹络的链路共享：如何共享中继线，即多路复⽤技术。
  报⽂交换
  报⽂：指的是源（应⽤）发送信息的整体，例如⼀个⽂件。指的是将⼀个报⽂作为整体⼀次性将其发送到下⼀个相邻节点上去。
分组交换：报⽂拆分出来⼀系列相对较⼩的数据包。⼀般会在原始数据上加上信息，头部信息。才构成⼀个完整的分组。分组交换需要报⽂的拆分和重组。产⽣额外的开销。
分组交换：统计多路复⽤，按需共享链路。
这样的数据交换过程叫做：存储-转发过程（报⽂交换，分组交换）
多路复⽤（multiplexing）通信技术中的基本概念：
  把链路/⽹络资源划分为“资源⽚”
  把“资源⽚”分配给各路“呼叫”
  每路呼叫独占分配到的资源⽚进⾏通信
  资源⽚可能“闲置idle” ⽆共享
典型多路复⽤⽅法：
频分多路复⽤FDM：频分多路复⽤的各⽤户占⽤不同的带宽资源（注意这⾥的“带宽”是指频率带宽Hz，⽽不是数据的发送速率。）⽤户在分配到⼀定的频带后，在通信过程中⾃始⾄终都占⽤这个频带。
时分多路复⽤TDM：则是将时间划分为⼀段段等长的时分复⽤帧，每个⽤户在每个TDM帧中占⽤固定序号的时隙。每⽤户所占⽤的时隙是周期性出现（其周期就是TDM帧的长度。）
时分复⽤的所有⽤户是在不同的时间占⽤相同的频带宽度。
波分多路复⽤WDM：光调制器，调制到不同的波长
码分多路复⽤CDM：⼴泛⽤于⽆线链路共享，各⽤户使⽤相同频率载波，利⽤各⾃码⽚序列编码数据。
编码信号=原始数据*码⽚序列
码⽚序列相互正交
报⽂交换和分组交换哪种好？⼯作⽅式都是存储-转发⽅式
传输延迟：发送第⼀个⽐特到最后⼀个⽐特为⽌。
长度为L bits的分组，带宽是R bps的链路。则传输延迟为：L/R
分组交换更快，路由器需要的缓存更⼩。
分组交换允许更多⽤户同时使⽤⽹络，⽹络资源充分共享
不能简单地说分组交换绝对优于电路交换：
分组交换适⽤于突发数据传输⽹络：资源充分共享，简单⽆需呼叫建⽴
可能产⽣拥塞：分组延迟和丢失。需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制
如何提供电路级性能保障：
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4 、计算机⽹络性能
速率：即数据率（data rate），或称数据传输速率或⽐特率(bit rate)
单位时间（秒）传输的信息（⽐特）量
计算机⽹络中最重要的⼀个性能指标
单位：b/s (或bps)
速率往往是额定速率或标称速率
带宽：（bandwidth）原本指信号具有的频带宽度，即最⾼频率和最低频率之差，单位是赫兹（Hz）。⽹络的“带宽”通常是数字信道所能传送的“最⾼数据率”，单位b/s （bps）
延迟/时延：（delay）
分组交换为什么会发⽣丢包和时延：路由器会存储-转发。正在传输的分组（延迟），排队的分组（delay）。可⽤缓存满的情况，到达分组被丢弃-丢包（loss）。
即分组到达速率超出输出链路容量时
分组延迟的类型：分组从到达⼀个结点⾄下⼀个结点为⽌
  结点处理延迟：差错检测，确定输出链路，通常<msec。
  排队延迟：等待输出链路可⽤，取决于路由器拥塞程度。不确定
    a平均分组到达速率，L：分组长度，R：链路带宽
    流量强度=La/R：接近1则平均排队延迟很⼤，⼤于1则超出服务能⼒，接近0则平均排队延迟很⼩。
  传输延迟：分组长度，链路带宽
    传播延迟：物理链路长度，信号传播速度
时延带宽积：传播时延*带宽
相当于链路上能容纳多少⽐特，⼜称为以⽐特为单位的链路长度。
分组丢失（丢包）
队列缓存容量有限
分组到达已满队列将被丢弃（即丢包）
丢弃分组可能由前序结点或源重发（也可能不重发）
丢包率=丢包数/已发分组总数
吞吐量/率
表⽰在发送端与接收端之间传送数据速率（b/s）
即时吞吐量：给定时刻的速率
平均吞吐量：⼀段时间的平均速率
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5、计算机⽹络体系结构
主机
路由器
各种链路
应⽤
协议
硬件软件
⼀种系统结构有效描述⽹络：
⽹络体系结构是从功能上描述计算机⽹络结构
分层结构
每层遵循某个/些⽹络协议完成本层功能
计算机⽹络体系结构是计算机⽹络的各层及其协议的集合
体系结构是⼀种计算机⽹络的功能层次及其关系的定义。
为什么采⽤分层结构：
结构清晰，有利于识别复杂系统的部件及其关系
模块化的分层易于系统更新、维护
有利于标准化
分层⽹络体系结构基本概念
实体表⽰任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
协议是控制两个对等实体进⾏通信的规则的集合，协议是“⽔平”的
任⼀层实体需要使⽤下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务，服务是“垂直的”。
下层协议的实现对上层的服务⽤户是透明的

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