计算机网络
定义：计算机网络就是互连、自治的网络模型
自治—无主从关系
互连—互联互通
Internet :全球最大互联网络
由ISP网络互连的网络之网络
PS: ISP（Internet Service Provider）网络服务提供商
- 数以百万计的计算设备的集合（主机（hosts）= 端系统（end system））
- 通信链路 (光纤，铜缆，无线电，卫星........)
- 分组交换：转发分组 (路由器 ( routers ) 、交换机（switchs）)
网络协议（network protocol）
- 简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标志或是约定
- 协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事情所采取的动作（actions）
- 协议规范了网络中所有信息发送和接受过程
- Internet协议标准 RFC：Request for Comments 由 IETF ：互联网工程任务组（Internet Enginneering Task Force）制定
协议的三要素
1.语法（Syntax）
- 数据与控制信息的结构或是格式 PS：我是中国人我给一篇中文给外国人，他怎么读的懂呢
- 信号电平 PS：底层控制
2.语义（Semantics）
- 需要发出何种控制信息
- 完成何种动作以及做出何种响应
- 差错控制
3.时序（Timing）
- 事件顺序 PS：好比排队，谁先来的谁先办
- 速度匹配
PS：好比我一分钟丢给你三个，你一分钟只能接一个，这下一分钟丢掉了两个，这怎么行
计算机网络结构
网络边缘：
1.即主机（端系统）
- 位于“网络边缘”
- 运行网络应用程，如Web，email
2.客户/服务器（client/server）应用模型
- 客户发送请求，接受服务器响应，如Web应用，文件传输FTP应用
3.对等（peer-peer，P2P）应用模型
- 无（或不仅仅依赖）专用服务器
- 通信在对等实体之间之间进行 ，如QQ
接入网络，物理介质：
有线或无线通信链路，一般采用非对称网络，即上行和下行分配资源不对等
1.数字用户线路DSL（独占式）
利用已有电话线连接中心局的DSLAM
- 数据通信通过DSL电话线接入Internet
- 语音（电话）通过DSL电话线接入电话网
- 上行速率小于2.5Mbps
- 下行速率小于24Mbps
- FDM：>50kHz-1MHz用于下行
Ps:使用了不同的频道载波来传输不同的数据，即频分多路复用技术
2.电缆网络（共享式）
- HFC：混合光纤同轴电缆（hybrid fiber coax），同样也是非对称
家庭接入网络
企业（机构）接入网络（Ethernet）
无线接入网络
通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器，通过基站（base station）或称为接入点（access point）
1.无线局域网（LANs）：
- 同一建筑物内（30m）
- 802.11b/g（WIFI）：11Mbps、54Mbps传输速率
2.广域无限接入：
- 通过电信运营商（蜂窝网），广域接入（几十公里++）
- 带宽：1Mbps、10Mbps、100Mbps
- 3G、4G、5G
- 移动互联网
网络核心（核心网络）
- 互联的路由器（或分组转发设备）
- 关键功能：路由+转发
路由（routing）
确定分组从源地址到目的传输地址的传输路径，路由器由路由算法得到本地转发表
转发（forwarding）
将分组从路由器的输入端口交换至正确的输出端口
Ps:即数据从路由的哪个端口送出去，送给谁
网络核心解决的就是数据交换
电路交换
- 建立连接呼叫/电路建立
- 通信
- 释放资源
独占资源，但不独占物理链路
多路复用（multiplexing）：
- 把链路/网络资源（如带宽）划分为“资源片”
- 每路呼叫独占分配到的资源片进行通信
- 资源片可能闲置
典型的多路复用技术
- 频分多路复用技术（frequency division multiplexing ---FDM） Ps：电视分频
- 时分多路复用技术（time division multiplexing ---TDM） Ps：
时分复用是将时间划分为一段等长的时分复用帧（TMD帧），每个用户在每个TMD帧中占用固定序号的时隙
每用户所占的时隙是周期性出现，其周期即为TMD帧的长度
- 波分多路复用技术（Wavelength division multiplexing ---WDM）
波分复用是对光波的频分复用，每个用户使用不同的光的频率进行传输数据
- 码分多路复用技术（code division multiplexing ---CDM）
- 广泛用于无线链路共享（如蜂窝网，卫星通信等）
- 每一个用户分配一个唯一的m bit码片数列（chipping sequence），其中“0”用-1表示、“1”用“+1”
- 各用户使用相同的频率载波，利用各自码片序列编码数据
- 编码信号=（原始数据）X（码片序列）
例如发送比特1（+1），则发送自己的m bit 码片序列
发送比特0（-1），则发送该码片的序列的m bit码片序列反码
- 各用户码片序列相互正交（orthogonal）
即自己码片与反码一定为0，与其他一定为1
暂不详解原理，详见1.1.3 -2
报文交换
报文：源（应用）发送信息整体
分组交换（package switching）
分组：将报文拆分为一些了相对较小的数据包
- 数据包包括头和数据
- 分组交换需要报文的拆分与重组
- 产生额外开销
统计多路复用（Statistical Multiplexing）
根据数据多少动态分配资源带宽，不是预先定义好的
报文交换与分组交换均采用存储-转发交换方式
区别：
- 报文交换以完整报文进行“存储-转发”
- 分组交换以较小数据包进行“存储-转发”
分组交换：传输延迟
发送主机：
- 接收应用报文（消息）
- 拆分为较小长度为L bits 的分组（packets）
- 在传输速率为R的链路上传输分组
两种优劣对比
报文交换：
- 报文长度为M bits
- 链路带宽为 R bits
- 每次传输报文需要M/R秒
分组交换：
- 报文被拆分为多个分组
- 分组长度为L bits
- 每个分组传输延时为L/R秒
eg：M=7.5 Mbits L=1500 bits (M=5000L) R=1.5Mbps
报文：
M\R=7.5/1.5=5sec M\R=7.5/1.5=5sec M\R=7.5/1.5=5sec 5+5+5=15sec
路由器至少需要7.5M缓存
分组:
L/R=1500/(1.5*10^6)=0.001sec
5002*0.001=5.2sec
分组交换的报文交付时间
- 报文大小：M bits
- 链路带宽（数据传输速率）：R bps
- 分组长度（大小）：L bits
- 跳步数：h （数据从一个端口到另一个端口算一步，即路由器数n+1）
- 路由器数：n
T=M/R+(h-1)L/R=M/R+nL/R
分组交换 和 电路交换
eg：
- 链路带宽：1Mbps
- 每个用户：
活动时需100Kb/s
平均活动时间10%
电路交换：
- 最多支持10用户（多路复用，10条分路）
分组交换：
- 对于35个用户，大于10用户同时活动的概率小于0.0004
分组交换允许更多用户同时使用网络，使网络资源充分被使用
二者适用不同
分组交换：
- 更适用于突发数据传输网络
- 资源充分共享
- 简单、无需呼叫建立
- 可能产生拥塞（congestion）：分组延迟和丢失，需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制
电路控制
- 适用于专用长期数据传输
- 存在物理电路问题
打卡2019-9-9，仅供本人自己学习笔记之用，侵删！！！！
