基本概念

• ISP(Internet Service Provider)，互联网服务提供商，即向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务和增值业务的电信运营商。

计算机网络

• 定义：互连，自治的计算机集合
• 自治：无主从关系
• 互连：互联互通

网络协议

• 定义：为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准和约定

• 协议规定了通信实体间所交换的消息格式，意义，顺序以及对收到的消息或发生的事件所采取的“动作”

• 协议的三要素

  1. 语法
     • 数据与控制信息的结构和格式
     • 信号电平
  2. 语义
     • 需要发出何种控制消息
     • 完成何种动作以及做出何种响应
     • 差错控制
  3. 时序
     • 时间顺序
     • 速度匹配

计算机网络结构

##网络边缘
主机（端系统）

• 位于“网络边缘”
• 运行网络应用如：Web，email

网络应用

• 客户/服务器（client/server）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
  • 通信在对等实体间直接进行
  • 如：Skype，QQ

接入网络，物理介质

• 线或无线通信链路
  ##网络核心（核心网络）
• 互联的路由器
• 网络之网络
  ###电路交换
• 交换机
• 最典型的电路交换网络：电话网络
  • 特点：独占资源
• 三个阶段：
  • 建立连接
  • 通信
  • 释放连接

多路复用

简称复用

• FDM：频分复用 例子：电视频道
• TDM：时分复用 每个用户周期性的占用相同频率
• WDM：波分复用 就是光的频分复用
• CDM：码分复用 例子蜂窝网，卫星通信。
  • 码片相互正交

报文交换

分组交换

• 分组：报文拆分出来的一系列相对较小的数据包

  一组：头+数据

• 分组交换需要报文的拆分和重组

• 产生额外开销（头）

• 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
  • 分组交换以较小的分组进行存储-转发

分组交换VS报文交换

1. 分组交换适用于突发的数据传输网络
   • 资源充分共享
   • 简单，无需呼叫建立
2. 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

#计算机网络性能

1. 速率：数据传输速率或比特率

   • 单位时间传输信息量
   • 单位bps，kb/s，Mb/s

2. 带宽：网络的带宽所能传送的“最高数据率”

3. 分组交换的延迟/时延(delay)

   • 结点处理时延（通常小于1毫秒）

   • 排队时延（不确定性）
     L：分组长度（bits），R：链路带宽（bps），a：平均分组到达速率
     流量强度 = La/R

     • La/R ~ 0：平均排队延迟很小
     • La/R -> 1 平均排队延迟很大
     • La/R > 1 超出服务能力，延迟无限大

   • 传输延迟
     L：分组长度（bits），R：链路带宽（bps）
     d = L/R

   • 传播延迟
     d：物理链路长度，s：信号传播速度
     传播延迟d = d/s

4. 时延带宽积

5. 吞吐量/率
   表示在发送端与接收端之间传送数据速率

   • 取决于瓶颈链路
     #计算机网络体系结构

• 从功能上描述计算机网络结构
• 分层结构
• 每层遵循某个/些网络协议完成本层功能
• 是计算机网络各层及其协议的集合
• 体系结构是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义
• 体系结构是抽象的

为什么采用分层结构？

• 易于维护更新
• 有利于标准化

分层网络体系结构基本概念

• 实体：表示任何可发送接收信息的硬件或软件进程
• 协议是“水平的”
• 服务是“垂直的”，实体使用下层服务，遵循本层协议，实现本层功能，向上层提供服务。
• 下层协议实现对上层的服务用户是透明的
• 相邻层实体间通过结构交互，通过服务访问点（SAP）通信

OSI参考模型

理论成功，市场失败

###数据封装

目的

• 增加控制信息

  构造协议数据单元

• 控制信息包括

  • 地址
  • 差错检测编码
  • 协议控制

物理层功能

解决单一比特的传输

• 接口特性
• 比特编码
• 数据率
• 比特同步
  • 时钟同步
• 传输模式
  • 单工
  • 半双工
  • 全双工

数据链路层

解决了物理链路直接相连的结点之间的数据传输

• 负责结点—结点数据传输
• 组帧
• 物理寻址
  • 在帧头增加发送端和/或接收端的物理地址表示数据帧的发送端和/或接收端
• 控制流量
• 差错控制
• 访问（接入）控制

网络层功能

• 负责源主机到目的主机数据分组交付
  • 可能穿越多个网络
• 逻辑寻址
• 路由（选路）
• 分组转发

传输层功能

负责源-目的（端-端）（进程间）完整报文传输

• 分段和重组
• SAP寻址
• 连接控制
• 流量控制
• 差错控制

会话层功能

负责对话控制

• 对话控制

• 同步

  • 在数据流中插入同步点

• 最薄的一层

表示层功能

处理两个系统间交换信息的语法和语义问题

• 数据表示转化
• 加密/解密
• 压缩/解压缩

应用层

支持用户通过用户代理或网络接口使用网络服务

• 文件传输FTP
• 电子邮件SMTP

TCP/IP参考模型

五层参考模型

• 应用层：报文
• 传输层：段
• 网络层：数据报
• 数据链路层：数据帧
• 物理层：比特