因特网

网络、互联网、因特网

网络：使用有线或者无线链路连接的简单网络，例如家庭局域网
互联网：将多个网络使用路由器等设备连接的网络
因特网：世界上最大的互联网

综上，若干节点和链路互联形成网络，若干网络通过路由器等设备互联形成互联网，因特网是当今世界最大的互联网。个别课本会区别 internet 和 Internet ，前者是通用名词，指使用任意通信协议的互联网，后者 Internet 是专有名词，指的是使用 TCP/IP 协议族的因特网。

英特网的标准化工作和管理机构

标准化工作：英特网草案建议标准英特网标准
因特网管理机构：
因特网组成：边缘部分和核心部分，其中边缘部分又叫做资源子网，核心部分又叫做通信子网。

电路交换、分组交换、报文交换

电路交换：主机之间的通信通常要经过建立连接（分配通信资源）通信（一直占用通信资源）释放连接（归还通信资源）。但是主机之间的通信往往是突发式的，采用电路交换传送数据时候，线路的利用率一般都会很低，其大部分时间都用于连接的建立和释放
为了提高线路的利用率，引出了报文交换，但是在报文交换中，报文被整个的发送，交换节点（一般是路由器）在将整个报文接收后才进行转发，增加了转发时延，同时，因无法预知报文的大小，通常对于路由器等交换节点要求的缓存空间也大得多。
分组交换：没有建立连接和释放连接的过程，分组传输逐段占用链路，大大提高了通信线路的利用率，同时交换节点可以为每一个分组独立选择转发路由，使得网路有更好的生存性。但是，分组首部带来了额外的传输开销，交换节点存储转发会造成一定的时延，无法确保端到端的线路完全可用，通信量较大时候可能会造成网络堵塞，进而分组失序、丢包。

计算机网路

自治、互联的计算机集合；通用的、可编程硬件互联而成。
分类：
- 覆盖范围：广域网（国家 WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个域网（PAN）
- 使用者：公用网如因特网，专用网如军用网、电力网
- 交换方式：电路交换、报文交换、分组交换
- 传输介质：有线网、无线网
- 拓扑结构：环形（令牌环网）、网状、星型、总线型

计算机网络性能指标

速率
- 数量量的单位换算是\(1MB = 2^{10}KB = 2^{20}B = 2^{20} * 8 bit\)
- 数据率的单位换算是\(1MB = 1000KB = 1000 000B = 1000 000 * 8 bit\)
带宽：数据的传输速率，即每秒传输的比特数，也叫作比特率，切记：MB 和 KB 之间是1000的换算关系
吞吐量：单位时间内通过某个网络或者接口的数据量
时延：
- 发送时延：分组长度与发送速率的比值，其中发送数据率受到网络中主机接口速率、线路带宽、交换机或路由器接口速率中最小值得限制，同时切记：一般而言，分组长度以 MB 为单位，速率以 Mbps 为单位，计算时换算成统一单位 bit 时要格外注意，分组以 MB 为单位的分组长度是\(2^{20}*8 bit\)，而比特率是1000的换算关系
- 传播时延：信道长度与信号传播速率的比值，光在不同介质中的传播速度不同，典型速度如下
  
  自由空间：\(3.0*10^8 m/s\)
  
  铜线：\(2.3*10^8 m/s\)
  
  光纤：\(2.0*10^8 m/s\)
- 排队时延：在路由器等转发节点中排队所需的时间，难以计算
- 处理时延：在路由器等转发节点中解封查表转发所需的时间，*难以计算
时延带宽积：传播时延和带宽的乘积，即以比特为单位的数据链路长度
往返时间：RTT ，发送端从发送数据分组开始，到发送端接收到接收端发来的数据分组确认为止，所需的总时间。
利用率：
- 链路利用率：在一段时间内有数据通过的时间占总时间的比值，完全空闲链路的利用率为0.
- 网路利用率：网络中所有的链路利用率的加权平均
当某条链路的利用率增大时候，该链路引起的时延就会增加，当网络的通信量较少时候，产生的时延并不大，但在网络通信量不断增大时候，分组在交换节点中的排队时延就会随之增大，进而引起网络的时延增大，通常大型 ISP 会控制信道的利用率不超过 0.5 。
丢包率：一定时间内，在传输过程中丢失的分组数量占总分组数量的比例。

计算机网络体系结构

网络体系结构：

OSI	TCP/IP
1.专家没有市场经验，完成标准没有商业驱动力； 2.协议实现过分复杂，运行效率低； 3. 标准的指定周期太长，无法及时进入市场； 4. 层次划分不太合理，某些功能在多个层次中重复出现，例如流量控制，差错检测等。

分层的必要性及各层解决的问题：

必要性：将庞大的的问题化解为若干较小的局部问题，实现计算机网络体系结构的高内聚，松耦合。

物理层：物理接口、比特信号的表示，传输介质位于物理层之下，解决的是何种信号表示比特 0 和比特 1 的问题

数据链路层：一个网络中各个主机的地址（MAC地址），从比特流中区分出地址和数据（数据格式封装）、检测数据是否误码（差错检测）、接收方控制发送方注入网络的数据量（流量控制）、出现差错的处理（不可靠传输 [ wired ] 和可靠传输 [ 802.11 wireless: SW 、GBN、SR ]）、以太网交换机的实现（自学习和转发帧）、协调各主机争用信道（CSMA/CD、CSMA/CA），解决的是数据包在一个网络或一段链路上传输的问题

网络层：网络之间的各主机的标识（网络和主机个共同编址，IP地址）、路由器转发分组到指定网络（路由选择协议RIP、OSPF、BGP），解决的是数据包在多个网络之间传输的问题

传输层：进程之间基于网络的端到端的通信（进程标识，端口号）、出现差错如何处理（可靠传输和不可靠传输）、拥塞控制，解决的是进程之间基于网络的端到到的通信问题

应用层：通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用，进行会话的管理和数据的表示。
实体和对等实体：实体是指任何可发送或者接收信息的硬件或者软件进程，对等实体是指通信双方相同层次中的实体，例如客户机和服务器的网卡，客户机中的 Chrome 浏览器进程和服务器中的 Nginx 进程都属于实体，且属于对等实体。
协议：控制两个对等实体在逻辑上的“水平方向“进行通信的规则的集合。

协议的三要素：语法（格式）、语义（功能、操作）、同步（时序）
服务：逻辑垂直方向上，下层能够向上一层提供服务。

服务访问点：SAP，相邻两层之间交换信息的逻辑接口，帧的“类型”字段、IP数据报（分组）的“协议”字段，TCP报文段或UDP用户数据的“端口号”字段

服务原语：上层调用下层的服务，必须与下层交换一些命令，这些命令就是服务原语。
协议数据单元 PDU 和服务数据单元 SDU

PDU：对等层次之间传送的数据包成为该层的协议数据单元，物理层叫做比特流，数据链路层叫做帧、网络层叫做IP数据报或者IP分组、传输层叫做TCP报文段或者UDP用户数据报、应用层叫做应用报文

SDU：同一系统内层与层之间交换的数据包称为服务数据单元。