USTC Computer Networking Chapter1

第一章 计算机网络概述

什么是Internet

• Internet是一系列网络的网络

• 网络是一种拓扑结构，可以用图来表示

  • 节点分为主机节点和数据交换节点
  • 边分为接入网链路和主干链路

• 网络还包括不同的协议

• 主机=端系统（host=end system）

• Internet标准

  • RFC: Request for comments
  • IETF: Internet Engineering Task Force

网络边缘

• 端系统（主机）运行应用程序

• 客户/服务器模式

• 对等（peer-peer）模式

网络核心

• 网络核心：路由器的网状网络

• 电路交换：为每个呼叫预留一条专有电路：如电话网

  • 可采用频分、时分、波分

• 分组交换：将要传送的数据分成一个个分组，Internet的实现是分组交换

ISP

• ISP（Internet Service Provider）

• 中心：第一层ISP（如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T）国家/国际覆盖，速率极高

• 第二层ISP: 更小些的 (通常是区域性的) ISP

• 第三层ISP与其他本地ISP
  

分组延时

1. 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

2. 排队延时: 在输出链路上等待输出的时间

3. 传输延时:

• R=链路带宽(bps)

• L=分组长度(bits)

• 将分组发送到链路上的时间= L/R

• 存储转发延时

4. 传播延时:

• d = 物理链路的长度

• s = 在媒体上的传播速度(~2x108 m/sec)

• 传播延时 = d/s

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

• 瓶颈链路影响端到端吞吐

协议层次及服务模型

服务和协议

• 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(primitive)来操作的，垂直
  • 原语(primitive)：如一系列socket函数接口
  • 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

• 服务与协议的联系

  • 本层协议的实现要靠下层提供的服务来实现
  • 本层实体通过协议为上层提供更高级的服务

数据单元(DU)

• 不同层的PDU

  • 应用层：报文 message
  • 传输层：报文段 segment
  • 网络层：分组/数据报 packet/datagram
  • 链路层：帧 frame
  • 物理层：比特 bit

Internet 协议栈

• 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，可靠或不可靠
  • 点对对协议PPP, 802.11(wifi), Ethernet

• 物理层: 在线路上传送bit

封装和解封装

• 端系统5层解封装

• 路由器3层解封装

• 交换机2层解封装

历史

• Cerf and Kahn 网络互联原则定义了今天的Internet体系结构

  • 极简、自治
  • 尽力而为（best effort）服务模型
  • 无状态的路由器
  • 分布控制

习题