1.什么是因特网？
从软硬件具体构成描述：
主机/端系统： 在因特网中，主机、服务器、Linux工作站以及各种智能手机、平板电脑、电视等统称为主机或端系统
分组：当一台端系统想另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节。由此形成的信息包称为分组
通信链路： 包含很多不同类型的物理媒体，如同轴电缆、铜线、光纤和无线电频谱。传输速率以比特/秒度量（bit/s，或bps）
分组交换机 ：从它的一条入通信线路接收到达的分组，并从他的一条出通信线路转发费分组。最著名的交换机是路由器（用于网络核心中）和链路层交换机（用于接入网中）
主机（端系统）通过通信链路和分组交换机连接在一起
因特网服务提供商（ISP）：由多个分组交换机和多端通信链路组成的网络。为端系统提供不同类型的网络接入。如本地电缆和电话公司的住宅区ISP、公司ISP、大学ISP等。低层ISP通过国家或国际的高层ISP互连起来。
端系统通过因特网服务提供商（ISP） 接入互联网中
协议：端系统、分组交换机和其他网络部件都需要运行一系列的协议。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，以及报文发送或接收到一条报文或其他时间所采取的行动。这些协议控制因特网中的信息发送和传输。比如TCP协议（传输控制协议）和 定义了路由器和端系统之间发送和接收的分组格式的IP协议（网际协议）
从向分布式程序提供服务角度描述：
分布式应用程序：应用程序分布在不同计算机上，通过网络来共同完成一项任务。
应用程序编程接口（API）: API规定了运行在一个端系统上的软件请求因特网基础设施想运行在另一端系统上的特定目的地软件交付数据的方式
2.网络边缘
接入网：这里是指将端系统连接到其边缘路由器。边缘路由器是端系统到其他远端程序上经过的第一台路由器
家庭接入： 数字用户线接入（DSL）、电缆因特网接入、光纤到户（FTTH）
企业（或家庭）接入：以太网（最常用的局域网）、WIFI
广域无线接入：3G和LTE
3.网络核心
通过网络链路和交换机移动数据有两种基本的方法：分组交换和电路交换。
分组交换
存储转发传输：多数分组交换机在输入端使用存储转发机制。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。
排队时延和分组丢失 输出缓存用于存储路由器准备发往那条链路的分组。如果到达的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，该到达分组必须在该输出缓存中等待，形成排队时延。如果缓存已经被其他等待传输的分组充满，将会出现分组丢失（丢包）的现象。
转发表和路由选择协议 在因特网中，每个端系统都有一个IP地址，当一个分组到达路由器时，路由器检查该分组的目的地址的一部分，通过索引转发表，将目的地址（或目的地址的一部分）映射成输出链路。 因特网的一些特殊的路由选择协议可以自动设置这些转发表。
电路交换
电路交换网络中，在端系统间通信会话期间，预留了端系统间通信沿路径所需的资源（环存，链路传输速率）。在分组交换网络中，这些资源则不是预留的。
链路中的电路通过频分复用（FDM）或时分复用（TDM）实现
分组交换和电路交换对比
电路交换不考虑需求，而预先分配了传输链路的使用，这使得已分配而并不需要的连路时间未被使用。而分组交换按需分配链路使用。链路传输能力在所有用户之间逐分组的被共享。所以，分组交换性能能够优于电路交换的性能
4.分组交换网的时延和吞吐量
结点时延类型
时延主要包括：结点处理时延、排队时延、传输时延和传播时延 这些时延加起来就是结点总时延
处理时延：检查分组首部和决定将该分组导向何处所需要的时间
排队时延：在队列中，分组在链路上等待传输时所需时间。 一个特定分组的排队时延长度将取决于先期到达的正在排队等待向 链路传输的分组数量。
传输时延：将所有分组比特推向链路所需要的时间。 L表示分组长度，R表示链路传输速率则传输时延为L/R
传播时延：从该链路结点到路由器的传播所需要的时间。 取决于该链路的物理媒体。 d表示路由器之间距离，s是传播速率，传 播时延为d/s
注意区分下传输时延和传播时延。传输时延是路由器将分组推出所需要的时间，是分组长度和链路传输速率的函数，而与两台路由器之间的距离无关。另一方面，传播时延是一个比特从一台路由器向另一台路由器传播所需要的时间，它是两台路由器之间距离的函数，而与分组长度或链路传输速率无关。
结点总时延=处理时延+排队时延+传输时延+传播时延
计算机网络中的吞吐量
考虑从主机A到B跨越计算机网络传送文件，则在任何时间瞬间的瞬时吞吐量是主机B接收到该文件的速率（bps），比如用迅雷下载某文件时显示的瞬时下载速率，应当为该进程的瞬时吞吐量。而如果这个文件大小为F比特，主机B接收到所有F比特用去T秒，则 F/T bps 应当为文件传送的平均吞吐量。
5.协议层次及其服务模型
因特网的协议栈模型和七层OSI参考模型如下图所示
应用层：网络应用程序和他们的应用协议存留的地方。协议如HTTP(提供Web文档请求和传送)、SMTP（电子邮件报文传输）、 FTP（两个端系统之间的文件传送）。 位于应用层的信息分组称为报文。
运输层：在应用程序端点之间传送应用层报文。协议有TCP和UDP协议。TCP向它的应用程序提供了面向连接的服务。这种服务 包括了应用层报文向目的地的确保传递和流量控制（即发送方/接收方速率匹配）。TCP也将长报文划分为短报文，并提 供拥塞控制机制，因此当网络与拥塞时，源抑制其传输速率。UDP向它的应用程序提供无连接服务。是一种不提供必要 服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制。 运输段分组称为报文段
网络层：网络层负责将分组从一台主机移动到另一台主机。最著名的协议为IP协议，该协议定义了在数据报中的各个字段以及端 系统和路由器如何作用于这些字段。同时网络层也包含之前提到的路由选择协议。网络层分组称为数据报
链路层：将整个帧从一个结点（主机或路由器）传递到另一个结点。链路层提供的服务取决于应用到该链路的特定链路层协议。 链路层分组称为帧
物理层：将帧中的一个一个比特从一个结点移动到下一个结点。协议仍然是链路层相关的，并且进一步与该链路（如双绞铜线、 单模光纤）的实际传输媒体相关。
七层OSI参考模型与五层因特网协议栈相比多出了表示层和会话层。如果需要，由程序开发者在程序中构建该功能。
表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义。这些服务包括数据压缩、数据加密以及数据描述。
会话层：提供了数据交换定界和同步功能，包括了建立检查点和恢复方案的方法。
数据从发送端到目的地的经过的路径如下图所示：
注意：
链路层交换机只实现了第一层和第二层协议。 路由器实现了三层协议，意味着路由器能实现IP协议。而主机实现了所有协议。