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**计算机网络和因特网** 1. **什么是因特网** 1.1.1具体构成描述 因特网是一个互联了遍及全世界数十亿计算设备的网络，这些设备称为**主机**或**端系统** 端系统通过**通信链路**和**分组交换机**连接到一起 **分组**：发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节 分组交换机从他的一条**入通信链路**接收到达的分...

**计算机网络和因特网** 1. **什么是因特网** 1.1.1具体构成描述 因特网是一个互联了遍及全世界数十亿计算设备的网络，这些设备称为**主机**或**端系统** 端系统通过**通信链路**和**分组交换机**连接到一起 **分组**：发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节 分组交换机从他的一条**入通信链路**接收到达的分组，从他的一条**出通信链路**转发该分组 分组交换机主要是：**路由器、链路层交换机；**链路层交换机通常用于接入网中，路由器一般用于网络核心 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该网络的**路径** 端系统通过**ISP**（因特网服务提供商）接入因特网，每个ISP自身就是一个由多台分组交换机和多段通信链路组成的网络，ISP也为内容提供者提供因特网接入服务，将Web站点和视频服务器直接连入因特网 因特网就是将端系统彼此互联，因此为端系统提供接入的ISP也必须互联 IP协议定义了在**路由器**和**端系统**之间发送和接收分组的格式 1.1.2服务描述 应用程序涉及多个相互交换数据的端系统，所以他们被称为**分布式应用程序** **套接字接口**：该接口规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的地程序交付数据的方式 1.1.3什么是协议 完成一项工作，要求两个（或多个）通信实体运行相同的协议 协议：定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送或接收一条报文或其他事件所采取的动作 **1.2网络边缘** 端系统=主机=桌面计算机+服务器+移动计算机 主机分为：客户+服务器 1.2.1接入网 **接入网**是指将端系统物理连接到其他**边缘路由器**的网络 **边缘路由器**是端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器 家庭接入：DSL（共用电话线，采用频分复用FDM）、电缆（共用电视线）、FTTH、拨号和卫星 企业（家庭）接入：以太网、WiFi **以太网**是目前使用最广的局域网 **WiFi**：基于IEEE802.11技术的无线LAN（局域网）接入 广域无线接入：3G、LTE 通过蜂窝网提供商运营的基站来发送和接收分组 1.2.2物理媒体 HFC使用了光缆和同轴电缆结合的技术，DSL和以太网使用双绞铜线 物理媒体分为**导引型媒体**和**非导引型媒体** 导引型媒体：电波沿着固体媒体前行，如光缆、双绞铜线和同轴电缆 非导引型媒体：电波在空气或外层空间中传播，如无线局域网和数字卫星频道 无屏蔽双绞铜线用于局域网中，数据的传输速率取决于**线的粗细**以及**传输方和接收方之间的距离** 陆地无线电信道分为三类：个人设备如无线头戴式耳机、键盘和医疗设备跨短距离运行；无线LAN技术使用了局域无线电信道；蜂窝接入技术使用了广域无线电信道 **1.3网络核心** 通过链路和交换机移动数据有两种方法：**分组交换**和**电路交换，**分组交换性能优于电路交换 1.3.1分组交换 在各种网络应用中，端系统彼此交换**报文**，报文可以执行一种控制功能，亦可以包含数据 为了从源系统向目的端发送一个报文，源将长报文划分为较小的数据块，称之为**分组** 分组以等于该链路最大传输速率的速度传输通过通信链路 多数分组交换机在链路的输入端使用**存储转发**传输机制，存储转发是指在交换机能够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 通过由N条速率均为R的链路组成的链路（源和目的地之间由N-1台路由器），从源到目的地发送一个分组，端到端的时延（存储转发机制）：**d=N\*(L/R)** 因为交换机的缓存空间是有限的，一个到达的分组可能发现该缓存已被其他等待传输的分组完全充满，在此情况下将出现**分组丢失（丢包）** 在因特网中，每个端系统具有一个**IP地址**，每台路由器具有一个**转发表**用于将目的地址映射成为输出链路，使用**路由选择协议**自动设置这些转发表 1.3.2电路交换 在电路交换网络中，在端系统间通信会话期间，预留了端系统间沿路径通信所需要的资源，在分组交换中这些资源不是预留的，不预留的后果就是可能需要等待（排队）接入通信线路 使用电路交换，在发送方能够发送信息之前，该网络必须在发送方和接收方之间建立一条连接 **电路是在链路上分的，是虚拟存在的，链路是一条实体的线** 链路中电路的实现方法：频分复用FDM和时分复用TDM 对于FDM，在连接期间链路为每条连接专用一个频段，该频段宽度称为**带宽** 对于TDM，时间被划分为固定期间的帧，每个帧又被划分为固定数目的时隙。当网络跨越一条链路创建一条连接是，网络在每个帧中为该连接指定一个时隙，这些时隙专门由该连接单独使用 对于TDM，一条电路的传输速率等于帧速率乘以一个时隙中的比特数量 1.3.3网络的网络 总结一下，今天的因特网是一个网络的网络，其结构复杂，由十多个第一层ISP和数十万个较低层ISP组成。较低层的ISP与较高层是ISP相连，较高层的ISP彼此互联。用户和内容提供商是较低层ISP的客户，较低层ISP是较高层ISP的客户。近年来，主要内容提供商也开始创建自己的网络，直接在可能的地方与较低层ISP相联 组成大体包括：接入ISP、区域ISP、第一层ISP、PoP、多宿、对等、IXP和内容提供商网络 **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 仅当在该链路没有其他分组正在传输并且没有其他分组排在该队列前面时，才能在这条链路上传输该分组 **分组交换中节点总时延=处理时延+排队时延+传输时延+传播时延** 传输时延 L比特表示该分组的长度，R bps表示从路由器A到路由器B的链路传输速率（例如，对于一条10Mbps的以太网链路R=10Mbps），传输时延时L/R，这是将所有分组的比特推向链路所需的时间 传播速率取决于链路的物理媒体和两个端之间的距离，d/s 1.4.2排队时延和丢包 排队时延大不大取决于流量是周期性到达还是以突发形式到达 **流量强度**：La/R（a表示分组到达队列的平均速率，R是传输速率，假设每个分组都L比特，队列很大） La/R\>1则比特到达队列的平均速率超过从该队列传输出去的速率，队列将趋近于无限增加，排队时延将趋近于无穷大，所以设计系统流量强度不能大于1 La/R\