计算机网络-自顶向下—第一章概述重点复习笔记

- 结构：由两根相互绝缘的导线按一定密度绞合而成，多根双绞线包裹在护套内形成电缆（如常见的网线）。
- 特点：成本低、布线灵活，广泛用于以太网（如 10/100/1000BASE-T）和电话网络。
- 传输方式：通过电信号传输数据，抗干扰能力取决于绞合密度和屏蔽层（分为非屏蔽双绞线 UTP 和屏蔽双绞线 STP）。多半是直接接入到用户家里的

无线接入网络

- 各个无限端系统共享无线接入网（从端系统到无线路由器）

1.3网络核心

分组交换和电路交换的性能区别

由互联路由器组成的网状结构
核心问题：数据如何穿越网络？

方式：

电路交换：每次通话专用电路（如电话网）
分组交换：数据分成小包穿越网络

电路交换circuit switching

端到端资源为"呼叫"保留（如带宽、交换容量）
资源专用、不可共享
性能有保障，需建立连接

资源划分方式：

频分复用（FDM）
时分复用（TDM）

数值示例

传输640kb文件，链路速率1.536Mbps，TDM有24时隙/秒，建立电路耗时500ms：

每条链路分得：1.536Mbps / 24 = 64kbps
文件传输时间：640kb / 64kbps = 10s
总耗时 = 10s + 0.5s = 10.5s

分组交换Packet switching

数据分为分组，动态共享网络资源
每个分组占用整个链路带宽
实现方式：

- 存储转发（store-and-forward）
- 分组到达后排队（可能引发拥塞）

分组交换 vs 电路交换

分组交换支持突发型通信
资源共享、无需建立连接
但可能引发拥塞 → 分组延迟/丢失
音视频类应用需类似电路交换的服务保障（带宽预留）

1.4分组交换中的性能（吞吐量，丢包和延迟）

分组交换的四大延迟以及计算方式

丢包与时延的来源：

节点处理时延（检查位错、决定输出链路）
排队时延（输出链路拥堵时等待传输Queueing delay）
传输时延（从输出端口发送一个分组所需时间 = L/R，Transmission delay）
传播时延（传播距离/速度，Propagation delay）

瓶颈链路和端到端吞吐量

吞吐量：单位时间内存储的比特数量

定义：

每单位时间内传输的比特数（bit/s）
可分为瞬时吞吐量与平均吞吐量

瓶颈链路 决定了端到端吞吐量：

每条链路速率不同，最慢链路限制整体传输速率

1.5协议层次以及服务模型

OSI模型以及TCP/IP模型的层次结构

互联网协议栈五层模型：

应用层（HTTP、FTP、SMTP等）
传输层（TCP、UDP）
网络层（IP等）
链路层（以太网、PPP等）
物理层（比特传输）

ISO/OSI 参考模型（七层）：

在五层模型基础上增加：

会话层：同步、检查点、恢复
表示层：加密、压缩、数据格式转换

注：实际互联网协议栈通常省略这两层

|-----------------|-----------|--------------------|----------------|
| OSI 模型（7 层） | 功能 | TCP/IP 模型（4 层） | 典型协议 |
| 应用层 | 为用户应用提供服务 | 应用层 | HTTP、FTP、SMTP |
| 表示层 | 数据格式转换、加密 | \（合并到应用层） | \ |
| 会话层 | 建立、管理会话 | \（合并到应用层） | \ |
| 传输层 | 端到端数据传输 | 传输层 | TCP、UDP |
| 网络层 | 路由与寻址 | 网络层 | IP、ICMP、IGMP |
| 数据链路层 | 相邻节点间帧传输 | 链路层 | 以太网、PPP、802.11 |
| 物理层 | 比特流传输 | \（合并到链路层） | 光纤、双绞线 |

各个层次协议的数据单元（PDU）以及封装过程

每一层在数据前加上其专属头部信息
数据封装在封装中，形成协议数据单元（PDU）

应用层：报文

传输层：报文段（TCP），或者数据报（UDP）

网络层：数据报（IP）

链路层：帧

物理层（比特）

TCP/IP协议栈各层的典型协议

应用层：

- HTTP（网页）、FTP（文件传输）、SMTP（邮件发送）、DNS（域名解析）、DHCP（IP 配置）。

传输层：

- TCP（可靠连接）、UDP（无连接）。

网络层：

- IP（路由）、ICMP（网络诊断，如 ping）、IGMP（组播管理）。

链路层：

- 以太网（Ethernet）、PPP（拨号上网）、Wi-Fi（802.11）、ARP（IP→MAC 地址转换）。