【计算机网络】【《计算机网络·自顶向下方法（原书第7版）》笔记】第一章：计算机网络和因特网

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系列专栏：计算机网络

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1.1|什么是因特网

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1.2|网络边缘

接入网

• 边缘路由器是端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器

家庭接入

数字用户线DSL

• 每个用户的$DSL$调制解调器使用现有的电话线与位于电话公司的本地中心局中的数字用户线接入复用器$DSLAM$交换数据
• 家庭的$DSL$调制解调器得到数字数据后将其转换为高频音，以通过电话线传输给本地中心局
• 来自许多家庭的模拟信号在$DSLAM$处被转换回数字形式
• 住宅电话线同时承载了数据和传统的电话信号，用不同的频率进行编码
  • 高速下行信道，位于$50kHz\sim 1MHz$频段
  • 中速上行信道，位于$4kHz\sim 50kHz$频段
  • 普通的双向电话信道，位于$0\sim 4kHz$频段
• 分频器把到达家庭的数据信号和电话信号分隔开，并将数据信号转发给$DSL$调制解调器

电缆

• $DSL$利用电话公司现有的本地电话基础设施，而电缆因特网接入利用了有线电视公司现有的有线电视基础设施

• 光缆将电缆头端连接到地区枢纽，从这里通过传统的同轴电缆到达各个家庭和各个公寓

• 因为在这个系统中既应用了光纤也应用了同轴电缆，所以它经常被称为混合光纤同轴系统$HFC$

• 电缆调制解调器端接系统$CMTS$将来自许多下行家庭中的电缆调制解调器发送的模拟信号转换回数字形式

• 电缆调制解调器将$HFC$网络划分为下行和上行两个信道

光纤到户FTTH

• $FTTH$提供了一条从本地中心局直接到家庭的光纤路径

5G固定式无线

• 使用波束成形技术，数据以无线方式从供应商的基站发送到家中的调制解调器

企业（和家庭）接入

以太网

• 以太网用户使用双绞铜线与一台以太网交换机相连
• 以太网交换机或以这种方式相连的交换机网络再与因特网相连

WiFi

• 基于$IEEE802.11$技术的无线$LAN$接入

广域无线接入

• 移动设备应用了与蜂窝移动电话相同的无线基础设施，通过蜂窝网提供商运营的基站来发送和接收分组

物理媒介

导引型媒介与非导引型媒介

• 导引型媒介：电波沿着固体媒介前行，如光缆、双绞铜线或同轴电缆
• 非导引型媒介：电波在空气或外层空间中传播，例如在无线局域网或数字卫星频道中传播

双绞铜线

• 双绞线由两根绝缘的铜线组成，每根大约$1mm$粗，以规则的螺旋状排列着
• 这两根线被绞合起来，以减少邻近类似的双绞线的电气干扰
• 通常许多双绞线捆扎在一起形成一根电缆，并在这些双绞线外面覆盖上保护性防护层
• 无屏蔽双绞线常用于局域网中

同轴电缆

• 同轴电缆由两根铜导体组成，但是这两根导体是同心的而不是并行的

光纤

• 光纤是一种细而柔软的、能够引导光脉冲的媒介，其中每个脉冲表示一个比特
• 不受电磁干扰，对长达$100km$的光缆信号衰减极低，并且很难窃听
• 这些特征使得光纤成为长途导引型传输媒介

陆地无线电信道

• 无线电信道用电磁波频谱承载信号

卫星无线电信道

• 一颗通信卫星连接地球上的两个或多个微波发射器$/$接收器，它们被称为地面站
• 通信中常使用两类卫星：同步卫星和近地轨道卫星

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1.3|网络核心

分组交换

• 为了从源端系统向目的端系统发送一个报文，源将长报文划分为较小的数据块，称为分组
• 在源和目的地之间，每个分组都通过通信链路和分组交换机传送

存储转发传输

• 存储转发传输是指在交换机开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接收到整个分组
• 通过由$N$条速率均为$R$的链路组成的路径（在源和目的地之间有$N-1$台路由器），从源到目的地发送一个由$Lbit$组成的分组，端到端时延是$d_{end-end}=N$