[TOC]
1.1因特网概述：
因特网发展的三个阶段：
1969年：从单个网络ARPANET向互联网发展
1985年：逐步建成三级结构的因特网
1993年：逐步形成了多层次ISP（internet service provider）结构的因特网
国内三大提供商（第43次统计报告）总共出口宽带数
中国电信国际出口宽带数：4537680（Mbps）
中国联通国际出口宽带数：2234738(Mbps)
中国移动国际出口宽带数：1997000(Mbps)
因特网的组成
边缘部分
由所有连接在因特网上的主机组成（包括但不仅限于下几个）
- 电脑
- 手机
- 平板
- 笔记本
核心部分
由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供服务（包括但不仅限于下几个）
1.路由器
2.大量网络
1.2三种交换方式
电路交换（Circuit Switching）
三个步骤
建立连接（分配通信资源）
通信（一直占用通信资源）
释放连接（归还通信资源）
比特流直达终点
电路交换的优点：
通信时延小
有序传输
没有冲突
适用范围广
实时性强
控制简单
电路交换的缺点：
建立连接时间长
线路独占，使用效率低
灵活性差
难以规格化
分组交换（Packet Switch）
发送方
构造分组
发送分组
路由器
缓存分组
转发分组
接收方
接受分组
还原报文
报文前加上首部（简称包）
整个报文存储转发
优点
无需建立连接
线路利用率高
简化了存储管理
加速传输
减少出错概率和重发数据量
缺点
引起了转发时延
需要传输额外的信息量
对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程
报文交换（Message Switching）
报文进行分组并前加上首部
分组存储转发
优点
无需建立连接
动态分配线路
提高线路可靠性
提高线路利用率
提供多目标服务
缺点
引起了转发时延
需要较大存储缓存空间
需要传输额外的信息量
1.3计算机网络的分类
按交换技术分类
电路交换网络
报文交换网络
分组交换网络
按使用者分类
公用网
专用网
按传输介质分类
有线网络
无线网络
按覆盖范围分类
广域网WAN
覆盖范围几十公里到几千公里
城域网MAN
覆盖范围5至50公里
局域网LAN
在较小的范围内（如实验室、教学楼）
个域网PAN
覆盖范围大约为10米
按拓扑结构分类
总线型网络
优点
建网容易
增减结点方便
节省线路
缺点
重负载时通信效率不高
总线任意一处出现故障，则全网瘫痪
星型网络
优点
便于网络的集中控制和管理
缺点
成本高，中央设备对故障敏感
环型网络
环中信号是单向传输
网状型网络
优点
可靠性高
缺点
控制复杂、线路成本高
1.4性能指标
速率
比特
是计算机中的数据量单位
$$
8bit = 1Byte\\
1KB = 2^{10}B\\
1MB = K×KB = 2^{20}B\\
1GB = K×MB = 2^{30}B\\
1TB = K×GB = 2^{40}B\\
厂家中的1GB为10^9
$$
速率
是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也成为比特率或数据率
$$ {速率}
1bit/s\\
1kb/s = 10^3 b/s\\
1Mb/s = k×kb/s = 10^6 b/s\
1Gb/s = k×Mb/s = 10^9 b/s\\
1Tb/s = k×Gb/s = 10^{12} b/s\\
$$
带宽
模拟信号系统中的意义
信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围
$$
kHz\\
MHz\\
GHz\\
$$
计算机网络中的意义
表示网络的通信线路所能传送数据的能力
$$
kb/s
Mb/s
Gb/s
$$
吞吐量
表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量
吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制
时延
发送时延
分组长度（b）/发送速率（b/s）
传播时延
$$
信道长度（m）/电磁波传播速率（m/s）\\
自由空间:
3×10^8 m/s\\
铜线:
2.3×10^8 m/s\\
光纤:
2.0×10^8 m/s\\
$$
处理时延
时延带宽积
$$
传播时延×带宽
$$
往返时间RTT
源主机收到目的主机的确认需要的时间
利用率
$$
信道利用率\\
网络利用率\\
网络当前的时延 = 网络空闲时的时延 / (1 - 利用率)\\
$$
丢包率
1.5计算机网络体系结构
常见的计算机网络体系结构
OSI体系结构
应用层
表示层
会话层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
TCP/IP体系结构
应用层
HTTP协议
SMTP协议
DNS协议
RTP协议
等等
运输层
TCP协议
UDP协议
网际层
IP协议
网络接口层
原理体系结构
应用层
运输层
网络层
数据链路层
物理层
计算机网络体系结构分层的必要性
应用层
通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用
运输层
如何解决进程之间基于网络的通信问题
出现传输错误时，如何处理
网络层
如何标识各网络以及网络中的各主机
路由器如何转发分组，如何进行路由选择
数据链路层
如何标识网络中的各主机
如何从信号所表示的一串比特流中区分出地址和数据
如何协调各主机争用总线
物理层
使用怎样的信号表示比特0和1
计算机网络体系结构分层思想举例
发送端
应用层
HTTP报文
运输层
HTTP TCP报文段
网络层
HTTP TCP IP数据报
数据链路层
ETH HTTP TCP IP ETH帧
物理层
比特流
路由器
网络层
HTTP TCP IP数据报
数据链路层
ETH HTTP TCP IP ETH帧
物理层
比特流
接收端
发送端同理，发送端自顶向下，接收端逐步解析
计算机网络体系结构结构的专用术语
实体
任何可发送或接受信息的硬件或软件进程
协议（水平）
语法
定义所交换信息的格式
语义
定义收发双方要完成的操作
同步
定义收发双方的时序关系
服务（垂直）
下面的协议对上面的实体时透明的
协议数据单元PDU
对等层次之间传送的数据包
服务数据单元SDU
同一系统内，层与层之间交换的数据包
