互联网概述：
互联网和互连网
互联网（Internet）起源于美国，是现代世界上最大的、覆盖全球的计算机网络
互连网（Internetwork）：通过路由器把局域范围的网络连接起来形成更大的计算机网络称之为互连网——网络的网络
node:结点而非节点
云：表示网络，通常用来表示两种不同的情况 1. 云表示的网络已经包含了和网络相连的计算机 2. 云表示的网络里只有路由器和连接路由器的链路，习惯上与网络相连的计算机称为主机
- 网络将许多计算机连接在一起。
- 互联网通过路由器将许多网络连接在一起
互联网基础结构发展的三个阶段
第一阶段从单个网络向互联网发展
1969年第一个分组交换网络ARPANET 1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，使得所有使用该协议的计算机都能使用互联网实现相互通信 1990年ARPANET正式关闭
第二阶段建成三级结构互联网
三级网络分为主干网、地区网和校园网 
第三阶段形成多层次ISP结构互联网。
出现网络服务提供者ISP（Internet Service Provider） 根据提供服务的覆盖面积、IP地址数目分为主干ISP、地区ISP、本地ISP。
互联网标准化工作
- 互联网草案：有效期六个月 -
建议标准：开始成为RFC文档 - 草案标准 - 互联网标准
互联网的组成
边缘部分：所有连接在互联网上的主机组成。用户直接使用，进行通信和资源共享
核心部分：大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供（连通和交换）服务
边缘部分
连接在网络上的所有主机，又称端系统（end system） 主机间的通信指运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序通信
端系统之间常用的通信方式： 1. 客户-服务器方式（C/S方式） 客户机特点：需要知道服务器地址 服务器特点：需要一直不断运行并且等待并接受来自各地客户的通信、不需要知道客户程序地址、一般需要很强大的硬件和操作系统
- 对等方式（p2p方式） 两个都运行了对等连接软件就可以进行平等的对等连接通信 不区分谁是服务请求或提供方 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。
核心部分
互连网中最复杂的部分，网络的核心部分要向边缘部分中的任何一个主机都提供连通性使得边缘部分的主机可以自由向其他任意主机通信
路由器是实现分组交换的关节构件，其任务是转发收到的分组。
交换
交换的含义是转接，从通信的角度来看交换就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。
电路交换的特点： 1. 三个阶段 1. 建立连接 2. 通信 3. 释放连接 2. 缺点：由于计算机数据具有突发性，可能导致需要频繁地对连接进行切换，这就导致线路利用率十分低下
分组交换
分组交换采取存储转发技术，先将较长的报文划分为较短的、固定长度的数据段。在给每个数据段添加首部构成分组。接收端收到分组后剥去首部还原成报文
分组交换中每一份报文经过的网络路径不一定相同。
路由器
路由器处理分组的过程： - 把收到的分组放入缓存 - 查找转发表，找到目的地址应从那个口发出 - 将分组发送到合适的分组
| 优点 | 手段 |
|---|---|
| 高效 | 动态分配传输带宽 |
| 灵活 | 为每一个分组独立地选择合适的转发路由 |
| 迅速 | 以分组为单位可以不先建立连接直接向其他主机发送分组 |
| 可靠 | 保证可靠的网络协议；分布式多路由的分组交换网可以使得网络具有良好的生存性 |
分组交换的缺点： - 节点存储转发需要排队，会造成时延 - 分组必须携带首部造成开销。
三种交换的比较
几种不同类别的网络
从作用范围分
- 广域网WAN：作用范围几十到几千公里
- 局域网LAN：作用5～10公里
- 城域网MAN：1KM
- 个人网络PAN:10M
从使用者分
- 公用网：缴纳费用的人都可以使用的网络
- 专用网：为特殊业务专门搭建的网络
计算机网络体系结构
计算机网络是一个非常复杂的系统，若两台计算机想要进行通信需要高度协调的工作才可以，而实现这种协调是非常复杂的。
而分层可以将复杂问题简单化，将一个庞大复杂的问题简化为许多小问题就使得问题便于研究与解决
分层的优点与缺点：
- 优点：各层独立，灵活性强，易于实现和维护，能促进标准化工作。
- 缺点：效率低、重复功能使得系统开销大。
为了兼顾上述优缺点，网络的分层需要适中
协议三要素
- 语法：数据控制信息的格式或者结构
- 语义：需要发出何种控制信息，完成和中动作以及何种响应。
- 同步：事件实现顺序的详细说明。
网络各层需要完成的主要功能
- 差错控制：使各层通信更加可靠
- 流量控制：发送端速率和接收端速率匹配
- 分段与重装：发送端将发送的数据划分为小段，接收端收到讯息后重新将其还原
- 分用和复用：高层会话复用低层连接
- 连接建立与释放：交换数据前先建立一条逻辑连接，结束传输时释放
计算机网络的体系结构就是指计算机网络各层及其协议的集合
协议的两种形式
- 便于人类理解的文字描述文档
- 计算机可以理解的程序代码
对等层之间的通信
对等层之间传输的数据单位称为该层的协议数据单元（PDU） 任何两个相同层次把数据通过数据虚线直接传输给对方就是“对等层”之间的通信
各层协议都是在各个对等曾之间传递数据时的各项规定。
实体、协议、服务和服务访问点
实体，协议间的关系： - 实体：任何可以发送或接收信息的软硬件。 - 协议：控制两个对等实体进行通信的规则集合。两个对等实体之间的通信使得本曾能够向上一层提供服务。同样，本层协议实现需要下一层所提供的服务。 - 本层协议对上面的服务用户而言是透明的。 - 协议是水平的，而服务是垂直的。上层使用服务原语获得下层的服务。
服务和服务访问点： - 同一系统的相邻两层实体实现交互的地方成为服务访问点SAP，SAP实际上是一个逻辑接口。 - 层与层之间交换数据的单位成为服务数据单元SUD
协议体系
国际标准化组织ISO提出一个互联网标准框架——OSI/RM，但仅成为法律上的国际标准，市场化方面非国际标准TCP/IP却得到了最广泛的应用，因此TCP/IP协议常被称为事实上的国际标准。
- OSI的七层协议体系结构概念清除理论完整，但是它既复杂又不实用
- TCP/UP采取四层体系结构：应用层、运输层、网络层和网络接口层。但最下层的网络接口层并没有具体内容。
- 常常采取折衷方法使用一种五层协议体系结构
用于转发分组的路由器最高只到网络层
TCP/IP协议体系的另一种表示方式
计算机网络的性能
1.速率
计算机中数据量的单位为bit速率的单位为bits/s等
速率往往指额定速率或者标称速率而非实际运行速率。
2.带宽
带宽本来是指信号的频带宽度，单位为 KHz 、
MHz、GHz。
在计算机网络中带宽表示网络中某新到能通过的最高数据率单位同速率。
3.吞吐量
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络的数据量。常用于对现实世界中的网络的一种测量。便于了解实际上有多少数据量能通过网络。
4.时延
- 发送时延：数据帧从节点进入传输媒体所需要的时间。
从第一个比特算起到该帧最后一个发送完毕所需的时间
- 传播时延：电磁波在信道中传播所需时间
- 处理时延:主机或者路由器在收到分组时，为处理分组所花费的时间
- 排队时延：排队在路由器输入输出队列中排队等待的时延
总时延等于各时延之和，那一种时延占据主导地位应该具体问题具体分析。 #### 时延带宽积 时延带宽积称为以比特为单位的链路长度
时延带宽积 = 传播时延 x 带宽
往返时间RTT
从发送方开始发送数据开始到发送方收到来自接收方的确认总共经历的时间。
利用率
- 信道利用率：指某信道有多少的时间有数据通过
- 网络利用率：全网络信道利用率的加权平均值
时延和网络利用率的关系 1
D = \frac{D_0}{1-U}
