計算機網絡總結：第一章 計算機網絡和因特網

第一章 計算機網絡和因特網

1.1 什麼是因特網

1.1.1 具體構成描述

• 因特網是一個世界範圍的計算機網絡即它是一個互聯了遍及全世界的數以億計的計算設備的網絡。（目前計算設備都稱爲主機或端系統）
• 端系統通過通信鏈路和分組交換機連接到一起
• 通信鏈路：光纖，銅，無線電，衛星
• 分組交換機：路由器（用於網絡核心中），鏈路層交換機（用於接入網中）
• 端系統通過因特網服務提供商接入因特網
• 協議：
  –TCP（傳輸控制協議）
  –IP（網際協議）：定義了路由器和端系統之間發送和接收的分組格式

1.1.2 服務描述

1.1.3 什麼是協議

• 一個協議定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和次序，以及報文發送和/或接收一條報文或其他事件所採取的動作

1.2 網絡邊緣

1.2.1 接入網

• 定義：這是指將端系統連接到其邊緣路由器的物理鏈路。（邊緣路由器是端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一臺路由器）

1.2.2 物理媒介

• 分類：導引型媒體，非導引型媒體
• 例子：雙絞銅線，同軸電纜，光纖，陸地無線電信道，衛星無線電信道

1.3 網絡核心

1.3.1 分組交換

• 爲了從源端系統向目的端系統發送一個報文，源將長報文劃分爲較小的數據塊，稱之爲分組。在源和目的之間，每個分組都通過通信鏈路和分組交換機傳送。
• 存儲轉發傳輸
  –定義：指在交換機能夠開始向輸出鏈路傳輸該分組的第一個比特之前，必須接收 到整個分組
• 排隊時延
  –如果到達的分組需要傳輸到某條鏈路，但該鏈路正忙於傳輸其他分組，該到達分 組必須在輸出緩存中等待
• 分組丟失（丟包）
  –一到達的分組可能發現該緩存已被其他等待傳輸的分組完全充滿了，在此情況 下，將出現分組丟失，到達的分組或已經排隊的分組之一將被丟棄
• 轉發表和路由選擇協議
  –在因特網中，每個端系統具有一個稱爲IP地址的地址。當源主機要向目的端系 統發送一個分組時，源在該分組的首部包含了目的地址的IP地址。如同郵政地址 那樣，該地址具有一種等級結構。當一個分組到達網絡中的路由器中，路由器檢查 該分組的目的地址的一部分，並向一臺相鄰路由器轉發該分組。每臺路由器具有一 個轉發表，用於將目的地址（或其一部分）映射成爲輸出鏈路，當某分組到達一臺 路由器時，路由器檢查該地址，並用這個目的地址搜索其轉發表，以發現適當的出 鏈路。路由器則將分組導向該出鏈路
  –路由選擇協議用於自動設置這些轉發表

1.3.2 電路交換

• 電路交換網絡中，在端系統間通信會話期間，預留了端系統間通信沿路徑所需的 資源
• 電路交換網絡中的複用
  –頻分複用（FDM）
  –時分複用（TDM）
  

1.3.3 網絡的網絡

1.4 分組交換網絡中的時延、丟包和吞吐量

1.4.1 時延概述

• 結點總時延=結點處理時延+排隊時延+傳輸時延+傳播時延
  

1.4.2 排隊時延和丟包

• a：分組到達隊列的平均速度

• R：傳輸速率，即從隊列中推出比特的速率

• L：每個分組的比特數

• 流量強度=La/R
  

• 丟包：隨着流量強度接近1，排隊時延並不實際趨向無窮大。相反，到達的分組將發 現一個滿的隊列。由於沒有地方存儲這個分組，路由器將丟棄該分組。分組丟失的份額 隨着流量強度增加而增加

1.4.3 端到端時延

1.4.4 吞吐量（Throughput）

• 定義：發送器/接收器之間傳輸的比特的速率（比特/時間單位）
• 分類：瞬時吞吐量，平均吞吐量

1.5 協議層次及其服務模型

1.5.1 分層的體系結構

• 協議棧
  
• OSI模型
  

1.5.2 封裝