基本概念

網絡邊緣：各種終端設備；

網絡核心：由互聯因特網系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路；

主機、端系統：所有接入互聯網的終端設備（如電腦、平板、手機）

端系統通過通信鏈路和分組交換機連接到一起。分組交換機從它的一條入通信鏈路接收到達的分組，并從它的一條出通信鏈路轉發該分組。典型的有 路由器和鏈路層交換機。

IPS（Internet Service Provider）因特網服務提供商：端系統通過IPS接入互聯網，每個IPS都是由一個或多個分組交換機和多段通信鏈路組成的網絡。

協議（protocols）：一個協議定義了在兩個或多個通信實體事件交換的報文格式和次序，以及報文發送/接收一條報文或其他事件所采取的動作。

接入網：所謂接入網是指骨干網絡到用戶終端之間的所有設備；

家庭：DSL（數字用戶線）——是以電話線為傳輸介質的傳輸技術組合，電纜——利用了有線電視公司現有的有線電視基礎設施，FTTH（光纖到戶）、撥號、衛星；
企業(和家庭)接入：以太網——以太網用戶使用雙絞銅線與一臺以太網交換機相連、WiFi；
廣域無限節如：3G、LTE

各種物理媒體的對比：

導引型媒體：電波沿著固體媒體前行，如光纜、雙絞銅線和同軸電纜；
非導引型媒體：電波在空氣或外層空間中傳播，如在無線局域網或電子衛星頻道；

物理媒體	特點	案例
雙絞銅線	最便宜、最普遍	無屏蔽雙絞線(UTP)用于局域網(LAN)、
同軸電纜	兩個銅導體同心	電纜電視
光纖	細而軟、能夠引導光脈沖，每個脈沖是一個比特，速率極高	長途電話網絡、因特網主干
陸地無限電信道	承載電磁頻譜中的，無需物理線路，可傳透墻壁	無線耳機、鍵盤、無線LAN技術
衛星無線電信道	連接兩個或多個位于地球的微波發射方/接收方	同步衛星：永久停留在地球上方的相同點(無法用DSL或電纜因特網截圖的區域)；近地衛星

分組交換

為了從源端系統向目的之間，每個分組都通過通信鏈路和分組交換機傳送。

存儲轉發傳入

多數分組交換機在鏈路的輸入端使用存儲轉發傳輸機制。

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；
由N條速率均為R的鏈路組成的路徑(源和目的間由N-1臺路由器)，端到端時延為 d端到端 = N*L/R；

排隊時延和分組丟失

對于每條相連的輸出鏈路，分組交換機具有一個輸出緩存(輸出隊列)，用于存儲路由器準備發往那條鏈路的分組；

如果達到的分組需要傳輸到某條鏈路，但發現該鏈路正忙于傳輸其他分組，該到達分組必須在該輸出緩存中等待——排隊時延；

緩存空間大小是有限的，一個達到的分組可能會發現緩存已經充滿了，則會出現分組丟包；

轉發表和路由選擇協議

每個端系統具有一個IP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的IP地址；
鏈路上的每臺路由器具有一個轉發表，用于將目的地址映射成為輸出鏈路；
一個路由選擇協議可以決定從每臺路由器到每個目的地的最短路徑，并使用這些最短路徑結果來配置路由器中的轉發表；

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要的資源。詳細一點的話，在發送方能夠發送消息之前，該網絡必須在發送方和接收方之間建立一條連接，路徑上的交換機都將為該連接維護連接狀態——預留恒定的傳輸速率，能夠以恒定的速率發送。

復用

頻分復用 (FDM)

鏈路的頻譜由跨越鏈路創建的所有連接所共享，在連接期間鏈路為每條連接專用一個頻段(帶寬)；

時分復用 (TDM)

事件被劃分為固定區間的幀，并且每幀又被劃分為固定數量的時隙，TDM中一條電路的傳輸速率等于 幀速率*一個時隙中的比特數；

對比

	分組交換	電路交換
特點	按需分配鏈路使用	預先分配
優點	提供更好的帶寬共享，更簡單更有效 實現成本更低	端到端能夠以恒定速率傳輸，適合實時服務
缺點	不適合實時服務，主要是因為排隊時延的變動和不可預測	已分配而并不需要的鏈路事件未被利用

時延

吞吐量：每秒能夠傳送的數據量，通常取決于傳輸路徑上最小的傳輸速率。

處理時延

檢查分組首部和決定該分組導向何處所需要的時間、檢查比特級別的差錯所需要的時間等；
微妙或更低數量級；

排隊時延

若分組的出鏈路已經決定，當且僅當該鏈路沒有其他分組正在傳輸并且沒有其他分組排在該隊列前面，才能在這條鏈路上傳輸該分組，否則就會產生排隊時延；
毫秒~微妙量級；

傳輸時延

將所有分組從上一個節點推(傳輸)向鏈路所需要的時間（L-分組長度，R bps-路由器A->B的鏈路傳輸速率，時延就是 L/R）；
與鏈路距離無關；
毫秒~微妙量級；

傳播時延

傳輸(A->鏈路)之后，路由器B需要接收，從該鏈路七點到路由器B傳播所需要的時間，即在鏈路上傳輸的時間；
取決于鏈路的物理媒體，等于兩臺路由器之間的距離除以傳播速率；
毫秒量級。

流量強度

a-分組到達隊列的平均速率( 分組/秒 -- pkt/s)，R-從隊列中推出比特的速率 ( bps/s )，所有分組是由L比特組成的；
流量強度為——La/R；
若流量強度大于1，則說明到達的速率大于傳輸出去的速率，該傳輸隊列趨向于無界增加。

丟包

排隊時延不會無限增加，當等待隊列中的分組已經放滿，則再到達的分組將會被丟棄。

分層

分層可以實現每層只關注自己要做的事情，概念化、結構化。

優點：概念化、結構化。模塊化使更新系統組件更為容易；
缺點：可能冗余較底層的能力(如每層都提供了差錯恢復)；某層的功能可能需要僅在其他某層才出現的信息，這違反了層次分離的目標；

TCP/IP協議族分層

TCP/IP協議族是由一個四層協議組成的系統，這四層分別為：應用層、傳輸層、網絡層和數據鏈路層。如圖所示：

1)應用層

應用層一般是我們編寫的應用程序，其決定了向用戶提供的應用服務。應用層可以通過系統調用與傳輸層進行通信。

協議：FTP（File Transfer Protocol，文件傳輸協議）、DNS（Domain Name System，域名系統）和我們本章討論的HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協議）等。

2)傳輸層

傳輸層通過系統調用向應用層提供處于網絡連接中的兩臺計算機之間的數據傳輸功能。

在傳輸層有兩個性質不同的協議：TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）和UDP（User Data Protocol，用戶數據報協議）。

3)網絡層

網絡層用來處理在網絡上流動的數據包，數據包是網絡傳輸的最小數據單位。該層規定了通過怎樣的路徑（傳輸路線）到達對方計算機，并把數據包傳輸給對方。

4) 鏈路層

鏈路層用來處理連接網絡的硬件部分，包括控制操作系統、硬件設備驅動、NIC（Network Interface Card，網絡適配器）以及光纖等物理可見部分。硬件上的范疇均在鏈路層的作用范圍之內。

數據包封裝

上層協議數據是如何轉變為下層協議數據的呢？這是通過封裝（encapsulate）來實現的。應用程序數據在發送到物理網絡之前，會沿著協議棧從上往下傳遞。每層協議都將在上層協議數據的基礎上加上自己的頭部信息（鏈路層還會加上尾部信息），以為實現該層功能提供必要的信息。

在發送主機端，一個應用層報文被傳送給運輸層；
運輸層收到報文并附上附加信息，該首部將被接收端的運輸層使用，應用層報文和運輸層首部信息構成了運輸層報文段；
運輸層向網絡層傳遞該報文段，網絡層添加了如 源和目的端系統地址 等網絡層首部信息；
鏈路層增加它自己的鏈路層首部信息并創建鏈路層幀；

由這樣一層層封裝可以看到，在每一層 一個分組具有兩種類型的字段——首部字段和有效載荷字段（有效在和通常是來自上一層的分組）。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计网第一章——基本概念的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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