计算机网络和互联网

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1.什么是Internet

Internet：互联网；由tcp/ip协议进行传输支撑

internet：因特网

网络由节点和边构成

节点：

主机节点：
数据交互节点：由层次不同分为中续器，交互机（链路层），路由器（网络层）

边：通信链路

接入网链路：主机连接到互联网的链路
骨干链路：路由器之间的链路

协议：根据层次进行区分

应用层：不同用于之间有不同的报文解析协议，如HTTP、FTP
传输层：主要分为两种：TCP和UDP协议
网络层：主要以IP协议为主
链路层和物流层：若干

Internet构成

一堆的网络通过网络互联设备进行互联

网络交互设备：网络交互机（链路层），路由器（网络层）

什么是协议？

IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。虚拟互联网络的产生：实际的计算机网络错综复杂；物理设备通过使用IP协议，屏蔽了物理网络之间的差异；当网络中主机使用IP协议连接时，无需关注网络细节，于是形成了虚拟网络。
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IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络；并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。

PDU:协议数据单元

从服务的角度
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互联网：是分布式的应用以及为分布式应用进程提供服务的基础设施
提供的服务主要分为：面向连接（TCP）和无连接（UDP）的服务

2、网络结构

由网络边缘、网络核心、接入点组成，从而使得不同的主机设备可以交换报文，进行互联，

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2.1 、网络边缘:

连接互联网的主机
主机上的应用程序（客户端和服务器）

应用进程和应用进程之间交互主要是采用的模式：
1. 客户端/服务器模式
  1. 如web服务
2. 对等模式（P2P模式）
  1. 如迅雷，等文件分发系统
采用基础设施向应用进程提供通信服务：
1. TCP服务：
  1. 可靠的，不乱序，不丢失；且流量控制、拥塞控制的特点
  2. 如：HTTP、FTP、SMTP
2. UDP服务：
  1. 无连接、不可靠、没有流量控制和拥塞控制
  2. 如流媒体、远程电话、DNS

2.2、网络核心：

网络的网络（互联的链路节点）
互联着的路由器

数据怎么通过网络进行传输?
1. 电(线)路交互：独享资源
  1. 不同享（每个呼叫一旦建立起来就能够保证性能）
  2. 如果呼叫没有数据发送，被分配的资源就会被浪费
  3. 通常被传统电话网络采用
  4. 以线路、或者时间为单位进行存储转发
  5. 主要分为FDM和TDM
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2. 分组交互：以分组为单位存储-转发
  1. 把全部分组全部存储下来，在转发到下一个链路，然后在存储，再转发
  2. 网络带宽资源不再分为一个个片，传输时使用全部带宽
  3. 主机之间传输的数据被分为一个个分组
  4. 优点：可以起到资源共享，按需使用的好吃处
  5. 缺点：在转发之前，节点必须收到整个分组；延迟比线路交换要大，排队时间
网络核心的关键功能
1. 路由：通过路由表计算，决定分组采用的源到目标的路径
2. 转发：将分组从路由器的输入链路转移到输出链路
分组交互网络分为两种服务
1. 数据报网络：
  1. 数据报是无需建立一个连接的，有数据就传输
  2. 每个分组都独立路由（路径不一样，可能会失序）
  3. 路由器根据分组的目标地址进行路由
2. 虚电路网络：
  1. 建立连接需要在每个节点创建一个虚电路表，每个分组会使用短的虚电路号

2.3、接入网、物理媒介

通过有线或者无线通信链路

怎样将端系统和边缘路由器连接？
1. 住宅接入网络（modem）：光纤到户——有线电视
2. 单位接入网络
3. 无线接入网络：无线LANs、广域无线接入
物理媒介：
1. 导体介质：同轴光纤、光纤
2. 无形介质：无线链路

3、分组延时、丢失和吞吐量

3.1、分组延时

节点处理延时
1. 检查路由表耗费的时间
排队延时
1. 随机的，取决于流量强度=分组长度*分组到达队列的平均速率/带宽
传输延时
1. 传输的数据越大，延时越高
传播延时
1. 一个节点传播到另外一个节点产生的延时（距离越长，延时越高）

3.2、丢失

丢失时，会发生三种情况
1. 上一个链路节点重传
2. 源主机从传
3. 不重新传

吞吐量

吞吐量的大小取决于最小链路的带宽

4、协议层次和服务模型

4.1、协议层次：协议的实现需要下层向上层提供服务来实现

协议的实现通过下层的接口实现，

每一层的实现一个或一组服务

**服务：在一个实体的内部，下次向上层提供，或者上层向下层提供服务；底层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力

服务用户：具体应用

服务访问点：端口（套接字）

服务提供者：如TCP协议

服务的类型：

面向连接的服务：TCP

两个对等层实体在通信的建立时不需要先建立连接

无连接的服务：UDP

两个对等层实体在通信的建立时不需要先建立连接

4.2、SDU和PDU的关系

SDU：服务数据单元；又叫业务数据单元，是指定层的用户服务的数据集，传送到接收方的时候同一协议层时数据没有发生变化，即业务部分，然后发给下层之后，下层将其封装在PDU中发送出去。服务数据单元是从高层协议来的信息单元传送到低层协议。第N层服务数据单元SDU，和上一层的协议数据单元（PDU）是一一对应的。根据协议数据单元的数据的不同，送到接收端的指定层。
PDU：协议数据单元；计算机网络各层对等实体间交换的单位信息；例如TCP层的PDU就是segment（分节）、应用层间交换的PDU则是application data（应用数据）

PDU(N) = SDU(N-1)

SDU(N) = PDU(N-1)

简单理解就是：

本层的PDU为下层的SDU；也为上的PDU加本层的头部信息组成为本层的PDU

本层的SDU为上层的PDU；

4.3、Internet协议栈(数据单元)

应用层：网络应用
- 为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务（报文-message）
- FTP、SWTP、HTTP、DNS
表示层（ISO参考模型）
会话层（ISO参考模型）
传输层：主机之间的数据传输（报文段-segment）
- 在物理层提供的端到端通信基础上，细分为进程到进程，将不可靠的通信变为可靠通信
- TCP、UDP
网络层：为数据报从源到目的的选择路由（分组-packet）（无连接方式：数据报-datagram）
- 完成源主机到目标主机之间的通信，端到端通信，不可靠
- IP，路由协议
链路层：相邻网络节点之间的数据传输（帧-frame）
- 2个相邻2点的通信，点到点通信，不可靠或可靠
- 点对协议PPP,802.11(WIFI),Ethernet
物理层：在线路上传送bit（bit）