计算机网络（中科大郑烇）第一章笔记

计算机网络

课程内容总结

1. 计算机网络和互联网
2. 应用层
3. 传输层
4. 网络层：数据平面
5. 网络层：控制平面
6. 数据链路层和局域网
7. 网络安全
8. 无线和移动网络
9. 多媒体网络
10. 网络管理

第一章、计算机网络和互联网

1、什么是Internet?

**1.1 从具体构成角度 **

​ 零件的角度

• 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
• 协议

1.2 从网络互联设备的角度

• 协议控制发送 、接收消息
  • 如TCP、IP、HTTP、FTP、PPP
• Internet:"网络的网络“
  • 松散的层次结构，互联的ISP
  • 公共的Internet VS 专用的intranet
• Internet 标准
  • RFC: Request for comments
  • IETF: Internet Engineering Task Force

1.3 协议

定义了在两个或多个通信实体（对等层的实体）之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和/或接受或其他事件方面所采取的动作；

1.4 从服务的角度

• 使用通信设施进行通信的分布式应用
  • Web、VoIP、email、分布式游戏、电子商务、社交平台……
• 通信基础设施为apps提供编程接口（通信服务）
  • 将发送和接收数据的apps与互联网连接起来
  • 为app应用提供服务类型、类似于邮政服务
    • 无连接不可靠服务
    • 面向连接的可靠服务

2、网络边缘

2.1 补充

• 网络结构
  • 主机
  • 应用程序
• 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

2.2 网络边缘

• 端系统(主机)
  • 运行应用程序
  • 如Web、email
  • 在“网络的边缘”
• 客户/服务器模式
  • 客户端向服务器请求、接受服务
  • 如Web浏览器 / 服务器：email客户端 / 服务器
• 对等(peer-peer) 模式
  • 很少（甚至没有）专门的服务器
  • 如 Gnutella、KaZaA,Emule
  • 每个节点既是服务器也是客户端，互相请求、分布式系统，无客户 / 服务器模式的缺陷如迅雷等。

2.3 网络边缘：采用网络设施的面向连接服务

1. 目标：在端系统之间传输数据
2. 握手：在数据传输之前做好准备
   • 人类协议中：你好、你好
   • 两个通信主机为连接建立状态
3. TCP-传输控制协议（Transmission Control Protocol）
   • Internet上面面向连接的服务

TCP服务

• 可靠的、按顺序地传送数据
  • 确认和重传
• 流量控制
  • 发送方不会淹没接收方
• 拥塞控制
  • 当网络拥塞时，发送方降低发送速率

2.4 网络边缘：采用基础设施地无连接服务

1. 目标：在端系统之间传输数据

   1. 无连接服务

2. UDP-用户数据报协议（User Datagram Protocol)

   • 无连接
   • 不可靠数据传输

   • 无流量控制

   • 无拥塞控制

3. 使用TCP的应用

   • HTTP(Web)，FTP(文件传送)，Telnet(远程登陆)，SMTP(email)

4. 使用UDP的应用

   • 流媒体、远程会议、DNS、Internet电话

3、网络核心

3.1 网络核心

1. 网络核心
2. 基本问题：数据怎样通过网络进行传输
   1. 电路交换
   2. 分组交换
      • 将要传送的数据分成一个个单位：分组（pocket)
      • 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送到目标端
      • 每段：采用链路的最大传输能力（带宽）

3.2 网络核心：电路交换

端到端的资源被分配给从源端到目标端的呼叫叫"call"

1. 独享资源：不同享
   • 每个呼叫一旦建立起来就能够保证性能
2. 如果呼叫没有数据发送，被分配的资源就会被浪费
3. 通常被传统电话网络采用

3.3 网络核心：电路交换

为呼叫预留端-端资源

1. 链路带宽、交换能力
2. 专用资源：不共享
3. 保证性能
4. 要求建立呼叫连接
5. 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)
   • 将带宽分成片
     • 频分
     • 时分
     • 波分

3.4 电路交换不适合计算机之间的通信

1. 连接建立时间长

2. 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输，其所占据的片也不能被别的呼叫使用

3. 可靠性不高？

3.5 网络核心：分组交换

1. 以分组为单位存储-转发方式
   + 网络带宽资源不再分为一个个片，传输时使用全部带宽
   + 主机之间传输的数据被分成一个个分组
2. 资源共享、按需使用
   • 存储-转发：分组每次移动一跳（hop)
     • 在转发之前，节点必须收到