【Top-Down】笔记 01：计算机网络概述

因特网

网络核心

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

协议层次及其服务模型

面对攻击的网络

计算机网络和因特网的历史

小结（自己写的。。。）

【什么是因特网？】

具体构成描述

1、与因特网相连的设备被称作主机或者端系统。（host or end system）

2、连接这些设备的是通信链路和分组交换机。（communication link and packet switch）

3、典型的communication link包括同轴电缆、光纤等。

4、不同的communication link能以不同速率传输数据，传输的速率以bit/s度量。（即“bps”,bit per second）

5、当端对端发送数据的时候，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节，由此生成的信息包用计算机网络的术语来说称为分组（packet）。（下文提到的分组指“信息包”，而非动词）

6、分组的传输：入通信链路 --> 分组交换机 --> 出通信链路。

7、两种最著名的分组交换机：路由器（router）和链路层交换机。

8、从发送端系统到接收端系统，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）

9、ISP=Internet Service Provider=因特网服务提供商=n条通信链路+n条分组交换机，以及为端系统提供不同类型的网络接入(无线、宽带等)、为内容提供者提供的因特网接入服务。特点：底层ISP通过高层ISP互联起来、各个ISP独立管理并各自运行着IP协议。

10、各个因特网部件都要运行一系列协议（protocal），这些协议控制着因特网中信息的接收与发送。

11、TCP和IP是因特网中两个最重要的协议，统称为TCP/IP。(Transmission Control Protocal,传输控制协议; Internet Protocal,网络协议)

12、IP协议定义了在路由器和端系统之间发送和接收的分组格式。

13、为了方便网络资源的共享，就需要在各个ISP中建立一个统一的标准，现在的Internet standard由IETF研发。

14、IETF的标准文档称为“Request For Comment”（RFC），该文档技术性很强，并相当详细,定义了TCP、IP等协议、目前有将近六千多个RFC。

服务描述

描述因特网大致有两个角度，一个是从具体的硬件出发，另一个是从使用因特网的软件出发。这里的“服务描述”就是指后者，从应用程序的角度出发描述因特网，与因特网相连的端系统提供了因特网API（应用程序编程接口），书里做了一个类比，把这种API类比为邮政的投信规则，只有遵循了这套API，数据（邮件）才能在因特网（快递网络）上传输。（是否可以想象成Java里的inteface，类似于要想被sorted就必须实现comparable接口，而在这里，要想数据被传输，就必须遵循特定的因特网规则？）。当然，这种因特网API也分为许多种，需要根据具体情况选择。

什么是协议

根据书上所描述，协议可以理解为一系列约定俗称的动作，就像人类活动中“问时间”这个行为需要遵循一定的规则一样，报文的接收和发送所采取的动作、报文的格式与次序同样需要由协议加以约束。

【网络边缘】

网络边缘指的是端系统，端系统也可以称作主机，主机可以进一步划分为客户和服务器（服务器通常是指更为强大的机器），许多服务器聚合在一起就成了数据中心。

接入网
接入网是指将端系统连接到其边缘路由器（路径上的第一台路由器）的物理链路。
1、家庭接入：DSL（电话线，本地电话公司充当ISP）、电缆（有线电视）、FTTH（光纤到户，电缆的升级版，超高速率）...
2、企业、学校：通过是两种局域网（LAN）以太网（以太网交换机）和WiFi接入。（WiFi：基于IEEE 802.11技术的无线LAN接入）
3、广域无线接入：3G、4G。

物理媒体：

双绞铜线、同轴电缆、光纤

【网络核心】

网络核心=分组交换机+通信链路。

Q:什么是分组交换？什么是电路交换？两者之间有什么区别？

A:Packet switching and circuit switching are two networking methods for transferring data between two nodes or hosts. For a packet-switched network, data is transferred by dividing the data into individual packets and passing it through the circuits to the other host. In packet-switched networks, the route is not exclusively determined when the packets hit the wire. Using routing algorithms, each packet may actually take a different route through the network to arrive at the destination host. Unlike a circuit-switched network where a static route is setup and pre-established prior to initializing connections to the host.（网络资源）

分组交换

1、存储转发机制。
p个分组经过n条链路序列的时延为(n+p-1)*L/R

2、排队时延和分组丢失（丢包）。
之所以会出现丢包的情况是因为输出队列的缓存空间是有限的，照书上所述，丢失的分组可能是队列的第一个也可能是最后一个。

3、转发表和路由选择协议。
转发表
报文在网络中转发的故事。
端系统：将长报文分组，并在分组首部包含目的地的IP地址。
各个路由器：检查分组包含的IP地址，通过转发表映射成为输出链路。
整个过程可以类比为“不使用地图而喜欢问路的汽车驾驶员”。

路由选择协议
转发表是如何设置的？是人工设置的还是更为自动的智能设置呢？

实践：查看到分组在因特网上的路线。通过：http://www.traceroute.org/

traceroute to XXXXXX, 20 hops max, 40 byte packets
1  208.64.252.229.uscolo.com (208.64.252.229)  0.432 ms  0.705 ms  0.823 ms
2  199.197.10.6.uscolo.com (199.197.10.6)  0.852 ms  0.884 ms  0.916 ms
3  las-b3-link.telia.net (80.239.192.93)  0.584 ms  0.657 ms  0.683 ms
4  213.248.92.130 (213.248.92.130)  101.923 ms  99.831 ms  101.803 ms
5  202.97.90.113 (202.97.90.113)  103.165 ms  103.216 ms  103.256 ms
6   (202.97.51.249)  242.464 ms  241.331 ms  243.573 ms
7   (202.97.35.105)  145.673 ms  145.697 ms  145.734 ms
8  *  (202.97.33.85)  212.074 ms  212.124 ms
9  202.97.82.62 (202.97.82.62)  216.307 ms * 202.97.82.62 (202.97.82.62)  266.873 ms
10  * * *
11  220.160.92.134 (220.160.92.134)  267.069 ms  238.422 ms  238.512 ms
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【分组交换网中的时延、丢包和吞吐量】

分组交换网中的时延概述

1、处理时延：检查首部+分组导向+...

2、排队时延：与流量大小有关

3、传输时延：分组长度和传输速率的函数

4、传播时延：路由器之间的距离的函数

【协议层次及其服务模型】

【面对攻击的网络】

【计算机网络和因特网的历史】

【小结】

1、因特网的硬件基础：端系统 + 分组交换器 + 通信链路

2、因特网为应用程序提供服务。

3、通信实体间需要遵循一系列协议。协议的核心是“一系列约定俗成的动作”。