一、基本概念
1. 计算机网络
计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物。计算机网络就是一种通信网络。
计算机网络：互连的、自治的计算机集合。
- 互连：利用通信链路相连接相互独立的计算机系统。
- 自治：互连的计算机彼此独立，不存在主仆或者控制与被控制的关系。
2. 协议
定义
- 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
- 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件所采取的动作。
协议三要素
- 语法：数据与控制信息的结构或格式，或者定义实体之间传输信号的信号电平。
- 语义：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。
- 时序：事件顺序及速度匹配。
协议规范了网络中所有信息的发送和接收过程。例如TCP、IP、HTTP、802.11.
3. 计算机网络的功能
在不同主机之间实现快速的信息交换。通过信息交换，计算机网络可实现资源共享这一核心功能。包括硬件资源共享、软件资源共享和信息资源共享。
二、计算机网络结构
1. 网络边缘：主机/网络应用。
- 主机（端系统）：位于网络边缘；运行网络应用程序。如Web、Email。
- 客户/服务器应用模型：客户发送请求，接收服务器响应。如Web应用、文件传输FTP应用。
- 对等（peer-peer，P2P）应用模型：无专用服务器；通信在对等实体之间直接进行。如QQ、Skype。
2.接入网络/ 物理介质：有线或无线通信链路。
如何将网络边缘接入核心网（边缘路由器）
- 接入网络：住宅接入网络/机构接入网络/移动接入网络。
- 用户关心指标：带宽（bps）、共享/独占
举例：
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数字用户线路（DSL）、电缆网络——FDMA、非对称（上下行速率差别大）。
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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。通过基站或称为接入网。
包括无线局域网（LANs）—— WIFI 802.11、广域无线接入：3G、4G、移动互联网等
3. 网络核心（核心网络）：互联的路由器或分组转发设备；网络之网络。
关键功能：路由＋转发。
- 路由：确定分组从源到目的的传输路径。
- 转发：将分组从路由器的输入端口交换至正确的输出端口。
Internet结构：网络之网络
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端系统通过接入ISP（access ISPs，Internet 服务提供商）连接到Internet。
接入ISP必须进一步互连，这样任意两个主机才可以互相发送分组。
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构成复杂的网络互联的网络，当前无人能给出准确的Internet结构。
三、交换网络：网络的核心，用于建立源主机到达目的主机的通信链路。
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为什么需要数据交换？N2链路问题（数量过大，无法实现）
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引入交换设备，考虑连通性，制定交换网络的网络规模。
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交换：交换设备动态转接；动态分配传输资源。
数据交换的类型
1. 电路交换
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最典型的电路交换网络：电话网络
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电路交换三个阶段：建立连接（呼叫/电路建立），通信，释放连接（拆除电路）。
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特点：独占资源。
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电路交换网络共享中继线的方法：多路复用。
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多路复用：链路/网络资源划分为资源片。
将资源片分配给各路呼叫，每路呼叫独占分配到的资源片，资源片可能闲置（无共享）。
分类：频分复用（FDM，带宽）、时分复用（TDM，帧中的时隙）、波分复用（WDM，不同波长的光）、码分复用（CDM，不同的相互正交的码片序列，同频）
2. 报文交换
- 报文：源（应用）发送信息整体，比如一个文件。
- 存储-转发
3. 分组交换
- 分组：报文分拆出来的一系列相对较小的数据包。（分组= 头 + 数据）
- 分组交换需要报文的拆分和重组，产生额外开销（时间、头占用的资源）。
- 存储-转发
报文交换和分组交换的比较
相同点：报文交换和分组交换都采用存储-转发方式。
区别：
- 报文交换以完整报文进行“存储-转发”；分组交换以较小的分组进行“存储-转发”。
- 传输时延及中间路由器缓存：分组交换时延远远小于报文交换，并且中间路由器要求缓存小很多。
分组交换和电路交换的比较
分组交换
- 分组交换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：分组延迟和丢失
- 需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制
电路交换
- 电路交换的优点：实时性高，时延和时延抖动都较小；
- 缺点：对于突发性数据传输，信道利用率低，且传输速率单一。
- 适用于语音和视频这类实时性强的业务。
