计算机网络note——P1~P11

现代人类交换数据的网络中枢

1、几种网络分层结构

应用层	应用层	应用层
表示层
会话层
运输层	运输层TCP/UDP	运输层
网络层	网际层IP	网络层
数据链路层	网络接口层	数据链路层
物理层		物理层
OSI七层协议体系结构	TCP/IP四层协议体系结构	五层协议体系结构

2、分层的理解

某一层，调用下层的接口，对上层提供服务；

协议与服务的关系：实现本层协议时要利用下层的服务，本层协议实现的目的是对上层提供服务；

• 物理层：点到点的通讯，比特流的传输；
• 数据链路层：点到点的通讯，帧的传输；
• IP层： 端到端（主机到主机）的通讯，分组的传输，传输没有保障；
• TCP层：进程到进程的通讯，PDU协议数据单元的传输，可靠的传输；
• 应用层：应用报文的传输，实现具体的功能；

3、网络层的工作方式

3.1、传统方式

• （控制平面）路由协议：路由之间交互报文，按照路由选择算法计算出路由表；
• （数据平面）IP协议：IP协议根据路由表，来决定目标IP如何转发；

3.2、SDN方式

• （控制平面）网络操作系统：计算出流表，发送给交换机；
• （数据平面）交换机：交换机可以阻塞、转发、泛洪、改字段；

4、什么是Internet

分布式进程利用基础设施进行通信；

4.1、节点

• 主机及应用程序
• 数据交换节点：路由器、交换机等网络交换设备

4.2、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：路由器之间的链路

4.3、协议

对等层的实体在通讯中遵守的规范；

语法、语义、时序（在何种情况下发送/接收）、动作（接收到某个消息后内部如何处理）

5、应用进程之间通信的模式

5.1、客户/服务器（C/S）模式

客户端提出请求，服务器接收服务；缺点：当有很多客户端请求，服务器会崩。

5.2、对等（Pear-Pear）模式

既是客户端也是服务器，没有或者很少专门的服务器。

6、网络核心——数据交换

6.1、线路交换（circle switch）

建立起一条独享的线路，能够保证带宽，但是可能会造成资源浪费。

这条线路由多个piece组成，方式可能有频分复用、时分复用、波分复用等。

这种方式用于以前的电话，使用电路交换来传送计算机数据时，传输效率很低，因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的。

6.2、分组交换（Packet switch）

把数据变成多个分组，在各个节点间存储、转发。

节点间数据传输时是全带宽。本质是时分复用，但是不固定的，称为统计多路复用。

转发时需要把每个分组的数据先全部缓存下来，还可能要排队，都会造成延时。

7、ISP（Internet Service Providers）

每个运营商的网络构成一个子系统（ISP），所以，互联网也可以看做是由很多ISP构成的；

• global ISP（国际ISP）：即图中Tier1（第一级ISP），多个国际ISP之间互相接入，有直连也有通过IXP连接；
• region ISP（区域ISP）：与global ISP互连，也可以和同级的region ISP互连；
• access ISP（接入ISP）：端系统就通过接入ISP接入互联网；

8、分组丢失和延时

这个问题是基于上面6数据交换中的分组交换。

8.1、分组丢失

原因：分组到达的速率超过分组转发的速率，路由器缓冲区的分组队列又满了；

措施：上一跳重传，源主机重传，不重传；

8.2、延时

1）处理延时（延时时间比较固定）

• 检查bit级的错误；
• 检查分组首部，决定分组导向何处；

2）排队延时（延时时间不确定）

• 取决于路由器的拥塞程度，也即流量强度；

3）传输延时

• R：链路带宽bps；        L：数据长度bits；        t = L / R;
• 对低速率的链路来说，传输延时很大，比如拨号；

4）传播延时

• t = 物理链路长度 / 媒介传播速度（2*10^8m/s）

9、ICMP（Internet Control Message Protocol互联网控制报文协议）

ICMP返回出错报告到发送设备，发送设备根据ICMP报文信息确定错误类型，以及如何才能更好的重发；

 10、吞吐量

定义：在不丢数据的情况下，接收设备能承受的最大数据传输速率，单位bps；

如下图，两个主机之间要经过很多跳，吞吐量是由最小的带宽决定的。

分组交换链路是共享的，比如Rc这一跳的链路有n个用户在使用，那实际的带宽就是1/n*Rc；

 11、SAP（Service Access Point服务访问点）

指上层（服务用户）使用下层（服务提供者）服务时的层间接口。

下层的实体支撑着上层的多个实体，SAP可以标志不同的上层；

例如传输层的SAP：端口port；

12、DU（Data Uint 数据单元）

• IDU：Interface Data Uint，接口数据单元
• SDU：Service Data Unit，服务数据单元
• PDU：Protocol Data Unit，协议数据单元
• ICI：Interface Control Information：接口控制信息