计算机网络基础

计算机网络和因特网
- [Internet 结构和 ISP](#Internet 结构和 ISP)
- 分组延时、丢失和吞吐量
- 协议层次及其服务模型
- - 概念
  - 数据单元（DU）
  - 协议栈
  - - [TCP/IP 协议](#TCP/IP 协议)
    - 各层次的协议数据单元
    - [IOS/OSI 参考模型](#IOS/OSI 参考模型)
- 计算机网络和因特网的历史
- - 早期计算机网路（1960年以前）
  - 分组交换的发展（1961-1972）
  - [专用网络和网络互联（1972-1980）](#专用网络和网络互联（1972-1980）)
  - 网络的激增（1980-1990）
  - [因特网爆炸（1990, 2000's）](#因特网爆炸（1990, 2000’s）)
  - [最新发展（2005 - 现在）](#最新发展（2005 - 现在）)

大家好呀！我是小笙，本章我主要分享计算机网络基础 - 计算机网络和因特网(2)学习总结，希望内容对你有所帮助！！

计算机网络和因特网

Internet 结构和 ISP

ISP（因特网服务提供者）：是个向广大用户综合提供提供互联网接入业务，信息业务和增值业务的公司
ICP（内容提供商）：自己部署专用网络，同时和各级 ISP 连接
IXP：多个对等 ISP 互联互通之处，通常不涉及费用结算（对等接入）
POP：高层 ISP 面向客户网络的接入点，涉及费用结算（高宿：一个底层 ISP 接入多个高层 ISP）

分组延时、丢失和吞吐量

为何会出现分组延时和丢失？

在路由器缓冲区的分组队列

延时：分组等待排到队头、被传输
丢失：分组到达时，如果没有可用的缓冲区，则该分组被丢掉（分组到达链路的速率超过了链路输出的能力）

节点总时延(total nodal delay)：节点处理时延(nodal processing delay)、排队时延(queuing delay)、传输时延(transmission delay)和传播时延(propagation delay)

四种分组延时

节点处理延时：检查 bit 级差错；检查分组首部和决定将分组导向何处
排队延时：在输出链路上等待传输的时间；依赖于路由器的拥塞程度

流量强度 = La / R (越接近 0，平均排队延时越小；反之越接近 1，平均排队延时趋向于无限大，因此，流量工程中的一条金

科玉律是：设计系统时流量强度不能大于 1)
- R 链路带宽(bps)
- L 分组长度(bits)
- a 分组到达队列的平均速率
传输延时：将分组发送到链路上的时间： L / R （R：链路带宽(bps) ； L：分组长度(bits)）；存储转发延时
传播延时：传播延时 d / s （d：物理链路的长度； s：在媒体上的传播速度）

分组丢失

链路的队列缓冲区容量有限
当分组到达一个满的队列时，该分组将会丢失
丢失的分组可能会被前一个节点或源端系统重传，或根本不重传

吞吐量

吞吐量，在源端和目标端之间传输的速率（数据量/单位时间)

瞬间吞吐量：在一个时间点的速率
平均吞吐量：在一个长时间内平均值

瓶颈链路：端到端路径上，限制端到端吞吐的链路（水桶效应）

端到端平均吞吐 = min{R1，R2,...,Rn }

协议层次及其服务模型

概念

服务：低层实体向上层实体提供他们之间得通信能力

服务用户
服务提供者

服务访问点 SAP：使用下层提供的服务通过层间的接口（类似于上层调用下层的服务函数）

socket，TCP 向应用层提供得服务访问点（用于区分上层应用）

原语：下层提供给上层服务的形式（类似于服务函数参数）

服务类型：面向连接的服务以及无连接

例如：TCP 向它的应用程序提供了面向连接的服务，这种服务确保应用层报文向目的地传递的正确性和流量控制；UDP 协议向它的应用程序提供无连接服务。这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制

服务与协议的区别

服务(Service)：低层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力，是通过原语来操作的，垂直方向
协议(protocol)：对等层实体(peer entity)之间在相互通信的过程中，需要遵循的规则的集合，水平方向

分层处理和实现复杂系统的好处？

对付复杂的系统

概念化：结构清晰，便于标示网络组件，以及描述其相互关系（分层参考模型）
结构化：模块化更易于维护和系统升级（改变某一层服务的实现不影响系统中的其他层次）
- 对于其他层次而言是透明的

数据单元（DU）

PDU，协议数据单元：上层传输下来的数据 SDU，拼接上本层的 Header的数据则为本层的 PDU（通俗的讲就是封装上层的数据之后的称呼）

SDU 与 PDU 存在关系：多对一（粘包）、一对一、一对多（拆包）的关系

协议栈

TCP/IP 协议

应用层：网络应用
- 为人类用户或者其他应用进程提供网络应用服务
- FTP、SMTP、HTTP、DNS
传输层：主机之间的数据传输
- 在网络层提供的端到端通信基础上，细分为进程到进程，将不可靠的通信变成可靠地通信
- TCP、UDP
网络层：为数据报从源到目的选择路由
- 主机主机之间的通信，端到端通信，不可靠
- IP、路由协议
链路层：相邻网络节点间的数据传输
- 2个相邻2点的通信，点到点通信，可靠或不可常
- 点对对协议PPP、802.11(wifi)、Ethernet
物理层：在线路上传送 bit

各层次的协议数据单元

应用层：报文（message）
传输层：报文段（segment）TCP段，UDP数据报
网络层：分组（packet）（如果无连接方式：数据报 datagram）
数据链路层：帧（frame）
物理层：位（bit）

IOS/OSI 参考模型

表示层：允许应用解释传输的数据，e.g.、加密、压缩以及机器相关的表示转换
会话层：数据交换的同步，检查点，恢复

计算机网络和因特网的历史

早期计算机网路（1960年以前）

主要使用的是线路交换网络，但是由于线路建立时间过长、独享方式占用通信资源以及可靠性不高等原因，寻求新型的网络模式，便出现分组交换网络

分组交换的发展（1961-1972）

网络控制协议是第一个端系统直接的主机-主机协议（NCP协议：相当于传输层和网络层在一起，支持应用开发）

专用网络和网络互联（1972-1980）

定义了今天的Internet体系结构

网络的激增（1980-1990）

1983: TCP/IP部署

NCP分化成2个层次，TCP/IP，从而出现 UDP
覆盖式IP解决网络互联问题
主机设备和网络交换设备分开

因特网爆炸（1990, 2000's）

TCP/IP体系结构的包容性，在其上部署应用便捷，出现非常多的应用
新一代杀手级应用（即时讯息，P2P 文件共享，社交网络等）更进一步促进互联网的发展
安全问题不断出现和修订（互联网的补丁对策）

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