第一章
什么是因特网
电脑和手机等设备被称为主机或端系统，这些设备通过通信链路和分组交换机连接到了一起。
端系统之所以叫端系统，是因为它们位于网络的边缘。由于端系统上可以运行程序，所以又可以称为主机。
主机可以被分为客户和服务器。数据中心中运行着大量的服务器（如谷歌的数据中心）。
通信链路也就是平时所见的传输数据用的电缆或者光纤等物理媒体。分组在通信链路中传送，其传送的速度用传输速率（bit/s，bps）来度量。
分组（package）可以认为是被打包传送的数据。数据在发送端被拆分成若干分组，并在这些分组的前面加上首部字节，然后发送给接收端，接收端收到所有分组后，将数据还原为初始数据。分组传输时所经过的路径（path）由通信链路和分组交换机共同组成。
分组交换机好比是我们生活中高速公路上的交叉口，两种比较著名的分组交换机为路由器和链路层交换机。路由器一般在网络核心中使用，链路层交换机则在接入网中使用。
端系统通过ISP（因特网服务提供商）接入因特网。电信、联通等电话公司都是我们生活中经常接触到的ISP。ISP其实也是由通信链路和分组交换机组成的网络。
网络中的设施都运行着一系列协议，TCP/IP协议是因特网的基础。
- TCP：传输控制协议
- IP：网际协议。定义了在路由器和端系统之间发送和接受的分组格式？
因特网标准由IETF研发，IETF的标准文档称为RFC
分布式应用程序：可让多个端系统之间相互交换数据的应用程序
套接字接口的作用：规定一个端系统上的程序向另一个端系统上的程序交付数据的方式。是某主机的程序发送数据给另一台主机的程序时必须遵循的一套规则集合。就好比邮寄信件时，必须按照规定格式填写收件人地址，套接字接口的作用就好比这种规定。
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/接受一条报文或其他事件时所采取的动作。类比到我们生活中，两个人对话的过程就好比执行协议。报文的格式类似于我们与他人对话时要遵守的一些表达上的规矩，不能冒犯人家。说话时，一般是你一句，我一句，报文也是按照这样的顺序进行发送和接受。我们听到别人的一些请求后，可能会采取一些行动，比如有人让你帮他倒杯水，你听到了，并且做了，那么就可以说你接收到了一条报文，并按照报文的内容来执行倒杯水这个动作。
网络边缘
接入网
端系统通过物理连接到边缘路由器，形成接入网。边缘路由器是端系统到任何远程端系统的路径上的第一台路由器。
① 家庭接入：DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星
1. DSL（数字用户线）接入，由本地电话公司负责。
DSLAM：数字用户线接入复用器
选择这种因特网接入方式的每户家庭中，都有一台DSL调制解调器，用来将数字数据转化为高频音。转化完成后，使用电话线（双绞铜线）传到分配器（分配器可分隔数字信号和电话信号），分配器将高频音发送到在位于本地电话公司的本地CO（中心局），中心局中有一台DSLAM可以将高频音信号转回为数据（也可以分隔数字信号和电话信号），然后将数据传送到因特网。
2. 电缆接入，由有线电视公司负责。
使用了HFC（混合光纤同轴）系统，在光纤节点和CMTS之间的路段使用光缆连接，从节点到每家每户则使用同轴电缆。HFC网络的用户家庭中会有一台电缆调制解调器（cable modem），其作用类似于DSL网络中的DSL调制解调器。电视公司有一台CMTS（电缆调制解调器端接系统），作用类似于DSLAM。
电缆因特网接入的一大特征是共享广播媒体，意思是，对于Figure 1.6 中的电缆因特网系统，同一时间内使用因特网的用户越多，网速就越慢，反之，则越快，但也会有个网速上限。
3. FTTH（光纤到户，Fiber To The Home）
光纤分布的一些方案：
- 直接光纤：每家每户都拉一根光纤。
- AON（主动光纤网络）
- PON（被动光纤网络，Figure 1.7）：每家都有一个与家庭的路由器相连的ONT（光纤网络端接器），ONT能将电信号转化为光信号，并传输到光纤分配器中，分配器将光信号发送到本地电话公司的中心局中。中心局的OLT能够将光信号转回电信号，并通过中心局的路由器发送到因特网。
4. 卫星
在偏远地区的用户能使用卫星链路来连入因特网。
5. 拨号
用户通过电话线拨号接入因特网，这种接入方式所带来的网速慢到怀疑人生。
② 企业（和家庭）接入：以太网和WiFi
以太网和WiFi本来主要在企业里使用，后来走进了人们的家庭。
WiFi其实就是无线LAN（局域网）
物理媒体
物理媒体分为导引型媒体和非导引型媒体
导引型媒体，传播电信号的固体媒体，比较常用的有：
- 双绞铜线，最便宜，最常用。UTP（无屏蔽双绞线），主要用于局域网中。
- 同轴电缆，常用于电缆电视系统中
- 光纤，传导光脉冲，每个光脉冲代表1比特。不受电磁干扰，衰减低，难窃听。一般用于长途传播信号。
非导引型媒体：陆地无线电和卫星无线电
网络核心
分组交换
对于来自上一条链路的分组，分组交换机采用存储转发传输机制。存储转发传输机制指的是，分组交换机只有在接收到一个分组的所有比特后，才会将这个分组发往下一条链路。分组交换机具有输出缓存，分组到达交换机了之后，可能交换机正在准备发送前一个到达它的分组，这时候新到达的分组就需要被暂时缓存起来，即“排队等待”，这就造成了排队时延。由于交换机的缓存大小是有限，如果到达它的分组实在太多，那么后面到达的分组很有可能会丢失，即发生了分组丢失（丢包）。
路由器如何决定将分组转往哪条链路？
分组的首部会包含目标的的IP地址，路由器读取该IP地址的一部分，然后通过一张转发表来查找合适的出链路。这个过程就好比寄快递，比如要寄一个到浙江省杭州市火影镇木叶小区14幢楼211室的包裹，快递公司拿到这个目标地址后，会先提取这个地址的一部分（浙江省），然后将这个包裹发送到位于浙江的快递中心。浙江的快递中心再提取这个地址的一部分（杭州市），把这个包裹发往杭州市，以此类推，最后发到包裹收件人家里。转发表可以将目标IP地址的一部分映射为合适的输出链路。转发表由路由选择协议自动设置生成。
电路交换
