【计算机网络：自顶向下方法】(一)计算机网络和英特网-Toy模板网

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1.1什么是Internet?

公共英特网：作为讨论计算机网络及其协议的主要载体 (由软件和硬件构成、能够根据为分布式应用提供服务的联网基础设施来描述英特网)

概念

设备 : 和互联网连接的设备，称为主机 or 端系统 (end system)
端系统通过通信链路和分组交换机连接在一起.
链路的传输为 bit /s or bps
发送数据形成的信息包称为分组
分组交换机从它的一条入通信链路接受到达的分组，并从它的一条出通信链路转发该分组
分组交换器和路由器都是交换器，他们共同从发送段系统到接收端系统。
英特网提供商 ISP

internet 结构

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：路由器间的链路
网络协议:
-  类似人类协议
-  机器之间的协议而非人与人之间的协议
-  Internet 中所有的通信行为都受协议制约
- 协议定义了在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/或接收或其他事件方面所采取的动作

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服务角度
-  使用通信设施进行通信的分布式应用
-  通信基础设施为apps提供编程接口（通信服务）

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：
-  互连着的路由器
-  网络的网络
接入网、物理媒体：
-  有线或者无线通信链路

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1.2网络边缘

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access :接入 core ：网络核心 edge 网络边缘
边缘通过接入接入到核心，核心把所有边缘节点接在一起,使得任意俩个端系统之间相互的通行。
整个网络核心最重要的部分：数据交换
下图为应用进程之间通行的模式
CS模式：主机多，集中式、损失很大，可扩展性差，请求载荷增加，能力下降，到阈值处，会达到断崖式下降
P2P：分布式，解决服务器的扩容总满足不了用户请求的需求 eg文件分发系统（迅雷）

1.3网络核心：数据交换的功能

 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：为每个呼叫预留一条专有电路：如电话网
 分组交换：
-  将要传送的数据分成一个个单位：分组
-  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）

电路交换

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为呼叫预留端-端资源
- 链路带宽、交换能力
-  专用资源：不共享
-  保证性能
-  要求建立呼叫连接
网络资源（如带宽）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 )

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TDM 波分
TDM 时分
电路交换不适用于计算机之间的通信 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

分组交换

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分组交换: 排队延迟和丢失

 如果到达速率>链路的输出速率:
-  分组将会排队，等待传输
-  如果路由器的缓存用完了，分组将会被抛弃（丢包）

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  路由算法
转发: 将分组从路由器的输入链路转移到输出链路

电路交换和分组交换的比较

同样的网络资源，分组交换允许更多用户使用网络！

电路交换

 适合于对突发式数据传输
-  资源共享
-  简单，不必建立呼叫
 过度使用会造成网络拥塞：分组延时和丢失
 对可靠地数据传输需要协议来约束：拥塞控制
 Q: 怎样提供类似电路交换的服务？  保证音频/视频应用需要的带宽  一个仍未解决的问题(chapter 7)

分组交换

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：

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  Internent
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

分类

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1.4 接入网和物理媒体

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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）
 无线接入网络
注意：
 接入网络的带宽 (bits per second) ？
 共享/专用？

住宅接入： modem

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接入网: digital subscriber line (DSL)

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1.5互联网络结构：网络的网络 & ISP

端系统通过接入ISPs (Internet Service Providers)连接到互联网
- • 住宅，公司和大学的ISPs
 接入ISPs相应的必须是互联的
-  因此任何2个端系统可相互发送分组到对方
 导致的“网络的网络”非常复杂
- • 发展和演化是通过经济的和国家的政策来驱动的
问题: 给定数百万接入ISPs，如何将它们互联到一起 ??
N * （N - 1） == O (N²)
所以就有了全局ISP (如果联通移动电信)

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内容提供商网络 (Internet Content Providers,) eg :Google, Microsoft, Akamai ，baidu 可能会构建它们自己的网络，将它们的服务、内容更加靠近端用户，向用户提供更好的服务,减少自己的运营支出
优点：付费小，用户体验更快

网络的网络

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ISP

 松散的层次模型
 中心：第一层ISP（****如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T）国家/国际覆盖，速率极高  直接与其他第一层ISP相连  与大量的第二层ISP和其他客户网络相连

 第二层ISP: 更小些的 (通常是区域性的) ISP  与一个或多个第一层ISPs，也可能与其他第二层ISP

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一个分组要经过许多网络

1.6 分组延时、丢失和吞吐量

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四种分组延时

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分组传输延迟
传播延时如果长度小几乎可以忽略不计

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节点延时

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33:34 （1.6）
TTL ： time to live

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在Windows系统下  Tracerert hostname 如 Tracerert www.gucas.ac.cn
 更完整的例子
 tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j computer-list] [-w timeout] target_name
请见帮助：
http://www.linkwan.com/gb/broadmeter/article/trace -help.htm
测试网址：  www.traceroute.org  www.linkwan.com