一、什么是Internet？

1.从具体构成角度来看

• 节点

• 主机及其上运行的应用程序

• 路由器，交换机等网络交换设备

• 边：通信链路

• 接入网链路：主机连接到互联网的链路

• 主干链路：路由器之间的链路

• 协议（协议定义了两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和接收或其他事件方面所采取的动作）
  

• 

2.从服务角度来看

• 使用通信设施进行通信的分布式应用
  • Web，email，分布式游戏，电子商务，社交网络。
• 通信基础设施为apps提供编程接口（通信服务）
  • 将发送和接收数据的apps与互联网连接起来
  • 无连接不可靠服务（只有端系统和下面的TCP知道，中间的传输核心不知道）
  • 有连接（端系统和中间的传输核心都知道）
  • 面向连接的可靠服务

二、网络结构

• 网络边缘
  • 主机
  • 应用程序（客户端和服务器）
• 网络核心
  • 互连者的路由器
  • 网络的网络
• 接入网，物理媒体
  • 有线或者无线通信链路

1.网络边缘

• 端系统（主机）：
  • 运行应用程序
  • 如Web、email
• 客户/服务器模式
  • 客户端向服务器请求、接收服务
  • 如Web浏览器/服务器；email
    客户端/服务器
• 对等（peer-peer）模式
  • 如迅雷（通讯是分布式的，解决了c/s的可拓展性（请求多了会崩））

1.网络边缘：采用网络设施的面向连接服务

1.1.目标：在端系统之间传输数据

• 握手：在数据传输之前做好准备（两个通信主机之间为连接建立状态）
• TCP-传输控制协议（Transmission Control Protocol）

1.2.TCP服务

• 可靠性（不重复，不丢失，不乱序，不出错），按顺序地传送数据。
• 流量控制：发送方不会淹没接收方（目标主机觉得传送得快的话，就会让本主机传送得慢一些）
• 拥塞控制：当网络拥塞时，发送方降低发送速率。

2.网络边缘：采用网络设施的无连接服务

2.1目标：在端系统之间传输数据

• 握手：无连接服务

• UDP-用户数据报协议（User Datagram Protocol）

  • 无连接
  • 不可靠数据传输
  • 无流量控制
  • 无拥塞控制

2.2使用TCP的应用：

• HTTP (Web), FTP (文件传送), Telnet (远程登录), SMTP (email)。
• 流量控制：发送方不会淹没接收方（目标主机觉得传送得快的话，就会让本主机传送得慢一些）
• 使用UDP的应用： 流媒体、远程会议、 DNS、Internet电话。

2.网络核心

• 网络核心：路由器的网状网络。

• 基本问题：数据怎样通过网络进行传输？

  • 电路交换：为每一个呼叫留一个专有电路。

  • 分组交换：

  • 将要传送的数据分成一个个单位。

  • 将分组从一个路由器传到相邻路由器（hop），一段段最终从源端传到目标端。

  • 每段：采用链路的最大传输能力（带宽）。

1.网络核心：电路交换

端到端的资源被分配给从源端到目标端的呼叫 “call”：

• 图中，每段链路有4条线路：

  • 该呼叫采用了上面链路的第2个线路，右边链路的第1个线路（piece）。

• 独享资源：不同享

  • 每个呼叫一旦建立起来就能够
    保证性能

• 如果呼叫没有数据发送，被分配的资源就会被浪费。

• 通常被传统电话网络采用。

网络资源（如宽带）被分成片

• 为呼叫分配片

• 如果某个呼叫没有数据，则其资源片处于空闲状态（不共享）。

• 将带宽分成片

  • 频分(Frequency-division multiplexing)
  • 时分(Time-division multiplexing)
  • 波分(Wave-division multiplexing)
    

2.电路交换不适合计算机之间的通信

• 连接建立时间长。

• 计算机之间的通信有突发性，如果使用线路交
  换，则浪费的片较多。

  • 即使这个呼叫没有数据传递，其所占据的片也不能
    够被别的呼叫使用

• 可靠性不高？

3.网络核心：分组交换

以分组为单位存储-转发方式

• 网络带宽资源不再分分为一个个片，传输时使用全部带宽。
• 主机之间传输的数据被分为一个个分组。

资源共享，按需使用

• 存储-转发：分组每次移动一跳

4.分组交换：存储-转发

• 被传输到下一个链路之前，整个分组必须到达路由器：存储-转发。
  

5.网络核心的关键功能

路由：决定分组采用的源到目标的路径。
转发：将分组从路由器的输入链路转移到输出链路。

3.分组交换 vs 电路交换

1.同样的网络资源，分组交换允许更多的用户使用网络。
2.分组交换是“突发数据的胜利者”

• 适合于对突发式数据传输

  • 资源共享。
  • 简单，不必建立呼叫。
    ==3.过度使用会造成网络拥塞：==分组延时和丢失

• 对可靠的数据传输需要协议来约束：拥塞控制。

1.分组交换网络：存储-转发

分组交换：分组的存储转发一段一段从源端传到目标端，按照有无网络层的连接，分成：
1. 数据报网络：

• 分组的目标地址决定下一跳。
• 在不同的阶段，路由可以改变。
• 类似：问路。
  2. 虚电路网络：
• 每个分组都带标签（虚电路标识 VC ID），标签决定下一跳。
• 在呼叫建立时决定路径，在整个呼叫中路径保持不变。
• 路由器维持每个呼叫的状态信息。

2.数据报（datagram）的工作原理

• 在通信之前,无须建立起一个连接,有数据就传输。
• 每一个分组都独立路由(路径不一样,可能会失序)。
• 路由器根据分组的目标地址进行路由。
  

4.接入网络和物理媒体

Q: 怎样将端系统和边缘路由器连接？

• 住宅接入网络
• 单位接入网络 （学校、公
  司）
• 无线接入网

1.住宅接入：modem

• 将上网数据调制加载音频信号上，在电话线上传输，在局端将其中的数据解调出来；反之亦然。
• 拨号调制解调器。

2.接入网：digital subscribe line（DSL）

• 采用现存的到交换局DSLAM的电话线
  • DSL线路上的数据被传到互联网
  • DSL线路上的语音被传到电话网

3.接入网：线缆网络

有线电视信号线缆双向改造
FDM: 在不同频段传输不同信道的数据，
数字电视和上网数据（上下行）。

• 线缆和光纤网络将个家庭用户接入到ISP（Internet Service Provider）路由器。
• 各用户共享到线缆头端的接入网络。

4.无线接入网络

• 各无线端系统共享无线接入网络（端系统到无线路由器）。
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