第一章：計算機和網際網路 |《計算機網路：自頂向下方法》

05-11

一、什麼是網際網路

1、網際網路由什麼組成？

主機/端系統、通信鏈路、分組交換機、和網際網路服務提供商等。

2、網際網路提供什麼服務？

1）網際網路是為應用程序提供網路服務的基礎設施。

2）為網路應用提供應用程序介面。

3、除了硬體，網際網路的組成還需要協議。協議是通信計算機雙方必須共同遵從的一組約定。如怎麼樣建立連接、怎麼樣互相識別等。只有遵守這個約定，計算機之間才能相互通信交流。它的三要素是：語法、語義、時序。

二、網路邊緣

1、網路邊緣的端系統是如何接入互聯網的？

數字用戶電路（DSL，利用電話線，使用頻分復用技術）
電纜網際網路接入，又稱混合光纖同軸（利用有線電視線路，一個重要特點是共享廣播媒體）
光纖到戶：包括主動光纖網路（AON）和被動光纖網路（PON）
乙太網和WI-FI
3G和LTE

2、接入互聯網需要的物理媒體。

雙絞銅線
同軸電纜
光纖
陸地無線電信道
衛星無線電信道

三、網路核心

1、分組交換以及相關概念

分組交換：通信雙方以分組為單位、使用存儲-轉發機制實現數據交互的通信方式，被稱為分組交換。

存儲-轉發機制：指交換機在能夠開始向輸出鏈路傳輸分組的第一個比特之前，必須接受到整個分組。

排隊時延：在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，它經受排隊時延。一個特定分組的排隊時延將取決於先期到達的、正在排隊等待向鏈路傳輸的分組的數量。如果該隊列是空的，並且當前沒有其他分組在傳輸，則該分組的排隊時延為0。另一方面，如果流量很大，並且許多其他分組也在等待傳輸，該排隊時延將很大。到達組的分組數量是到達該隊列的流量強度和性質的函數。實際的排隊時延通常在毫秒到微秒級。

分組丟失：當隊列緩存滿了時，到達的分組會被丟棄。

轉發表：路由器用於將目的地址映射成為輸出鏈路。

路由選擇協議：為路由器提供他們建立通過網狀網路最佳路徑所需要的相互共享的路由信息。

2、電路交換

電路交換：本過程可分為連接建立、信息傳送和連接拆除三個階段。特點是獨佔資源。

電路交換的復用方式有：頻分復用，時分復用。

其他的復用方式還有：波分復用（光的頻分復用），碼分復用

四、分組交換中的網路時延、丟包和吞吐量

節點處理時延：
檢查分組首部和決定將該分組導向何處所需要的時間是節點處理時延的一部分。處理時延也包括其他因素，如檢查比特級差錯所需要的時間，該差錯出現在這些分組比特從上游節點向路由器A傳輸的過程中。高速路由器的處理時延通常是微秒或更低的數量級。在這種節點處理之後，路由器將該分組引向通往路由器B鏈路之前的隊列。
排隊時延：
在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，它經受排隊時延。一個特定分組的排隊時延將取決於先期到達的、正在排隊等待向鏈路傳輸的分組的數量。如果該隊列是空的，並且當前沒有其他分組在傳輸，則該分組的排隊時延為0。另一方面，如果流量很大，並且許多其他分組也在等待傳輸，該排隊時延將很大。到達組的分組數量是到達該隊列的流量強度和性質的函數。實際的排隊時延通常在毫秒到微秒級。
傳輸時延：

假定分組以先到先服務的方式傳輸——這在分組交換網路中是常見的方式，僅當所有已經到達的分組被傳輸後，才能傳輸我們的分組。用L比特表示分組的長度，用R bps表示從路由器A到路由器B的鏈路傳輸速率。傳輸時延是L/R。這是將所有分組比特推向鏈路所需要的時間。實際的傳輸時延通常在毫秒到微秒級。
傳播時延：
一旦一個比特被推向鏈路，該比特需要向路由器B傳播，從該鏈路的起點到路由器B的傳播所需要的時間是傳播時延。該比特以該鏈路的傳播速率傳播，該傳播速率取決於該鏈路的物理媒介，其速率範圍是2?108?3?108m/s，這等於或略小於光速。傳播時延等於兩台路由器之間的距離除以傳播速率，即傳播時延是d/s，其中d是兩台路由器之間的距離，s是該鏈路的傳播速率。傳播時延在毫秒級。

傳輸時延和傳播時延的比較：傳播時延是車在高速公路上的行駛速度，傳輸時延是收費站的處理速度。

流量強度：La/R=分組大小*分組到達速率/傳輸速率<1，否則傳輸時延將會接近無窮大。

丟包：即分組丟失。

端到端時延：源主機和目的地主機之間假設有N-1個路由器，那麼端到端時延=N*以上四種時延之和，由於一般網路是不擁塞的，排隊時延常可忽略。

瞬時和平均吞吐量：文件大小/傳送時間。

瓶頸鏈路：路由器接收速率為Rc，發送速率為Rs，瓶頸鏈路為min(Rc,Rs)。

五、協議層次及其服務模型

五層網際網路協議棧：應用層、傳輸層、網路層、鏈路層和物理層

OSI：

物理層: 將數據轉換為可通過物理介質傳送的電子信號相當於郵局中的搬運工人

數據鏈路層: 決定訪問網路介質的方式在此層將數據分幀，並處理流控制。本層指定拓撲結構並提供硬體尋址。相當於郵局中的裝拆箱工人

網路層: 使用權數據路由經過大型網路相當於郵局中的排序工人

傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接相當於公司中跑郵局的送信職員

會話層: 允許用戶使用簡單易記的名稱建立連接相當於公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書

表示層: 協商數據交換格式相當公司中簡報老闆、替老闆寫信的助理

應用層: 用戶的應用程序和網路之間的介面老闆

六、面對攻擊的網路

殭屍網路：受害主機構成集合

病毒：需要某種形式的用戶交互來感染用戶設備的惡意軟體。

蠕蟲：無需某種形式的用戶交互來感染用戶設備的惡意軟體。

拒絕服務攻擊（DoS）：使目標電腦的網路或系統資源耗盡，使網路、主機或其他基礎設施部分不能由合法用戶使用

分散式DoS（DDoS）：控制多源向目標猛烈發送流量。

分組嗅探器：監視網路數據流以識別和分析感興趣的分組的功能單元，用於網路分析。

七、計算機網路和網際網路的歷史

略

PS：

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