计算机网络学习笔记（一）

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计算机网络学习笔记（一）

Internet结构和ISP

互联网络结构：network of networks

1.端系统通过接入ISP（Internet Service Provider）连接到互联网
2.接入ISPs相应的必须是互联的

问题：给定数百万的ISPs怎样互连在一起？

• 将每个接入ISP接入到全局ISP：客户ISPs和提供者ISPs有经济合约，提供者ISPs存在竞争与合作。
• 连接方式：提供者ISPs全部接入到IXP（Internet Exchange Point）.
• 局限性：成本高，用户体验不高
• 解决方式：内容提供商网络（Internet Content Providers）可能会构建他们自己的网络，数据中心机房，将他们的服务，内容更加靠近端用户，向用户提供更好的服务，降低运营成本。

ISP之间的连接

• POP：高层ISP面向客户网络的接入点，涉及费用结算
• 对等接入：2个ISP对等互联，不涉及费用结算
• IXP：多个对等ISP互联互通之处，通常不涉及费用结算
• ICP：自己部署的专用网络，同时和各级ISP连接

分组延时、丢失和吞吐量

分组丢失和延时是怎样发生的？

在路由器缓冲区的分组队列：

• 分组达到链路的速率超过了链路输出的能力
• 分组等待排到队头被传输
• 分组到达时，如果没有可用的缓冲区，则该分组被丢掉

四种分组延时

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
• 通常的微秒量级或更少

排队延时：

• 在输出链路上等待被传输的时间
• 依赖于路由器的拥塞程度

传输延时：

• R=链路带宽
• L=分组长度
• 将分组发送到链路上的时间=L/R
• 存储转发延时

传播延时：

• 物理链路的长度=d
• 在媒体上的传播速度=s
• 传播延时=d/s
• 流量强度I=La/R。流量强度->1时，延时将变得无限大

分组丢失

• 链路的队列缓冲区容量有限
• 当分组到达一个满的队列时，该分组将会丢失
• 丢失的分组可能会被前一个节点或源端系统重传，或者根本不重传

重传的三种情况

1.上一个节点重传：链路是可靠的
2.原主机重传：链路不可靠，或丢失（TCP协议下）
3.不重传:UDP协议下

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：在一个时间点内的速率
• 平均吞吐量：在一个长时间内的平均值
• 瓶颈链路：端到端路径上，限制端到端吞吐的链路

协议层次及服务模型

服务和服务网点

服务：底层实体向上层实体提供他们之间的通信的能力

• 服务用户（Service User）
• 服务提供者（Service Provider）
• 服务访问点SAP（Service Access Point）：下层的服务提供者用来区分上层用户的信息，例如传输层的端口。
• 原语：层间交互都是通过服务访问原语的形式来进行交互的。

服务的类型

面向连接的服务（Connect-Oriented Service）

• 连接：两个通信实体为进行通信而建立的一种结合
• 面向连接的服务器通信的过程：建立连接，通信，拆除连接
• 面向连接的服务的例子：网络层的连接被成为虚电路
• 特点：程序
• 服务类型：可靠的信息流、可靠的字节流、不可靠的连接（数字化声音）

无连接的服务（Connectless Service）

• 无连接服务：两个对等层实体在通信前不需要建立一个连接，不预留资源，不需要通信双方都活跃
• 特点：不可靠，可能重复，可能失序
• 适用范围：适合传输零星的数据

服务和协议

• 服务与协议的区别：
• 服务：是底层实体向上层实体提供他们之间的通信的能力，是通过原语来操作的，垂直
• 协议：对等层实体之间在相互通信的过程中，需要遵循的规则的集合，水平

服务和协议的关系

本层协议的实现要靠上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

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

各层次的协议数据单元

• 应用层：报文(message)
• 传输层：报文段(segment)：TCP段，UDP数据报
• 网络层：分组packet(如果无连接方式：数据报datagram)
• 数据链路层：帧(frame)
• 物理层：位(bit)