计算机网络基础 - 计算机网络和因特网(2)

大家好呀！我是小笙，本章我主要分享计算机网络基础 - 计算机网络和因特网(2)学习总结，希望内容对你有所帮助！！

计算机网络和因特网

Internet 结构和 ISP

• ISP（因特网服务提供者）：是个向广大用户综合提供提供互联网接入业务，信息业务和增值业务的公司
• ICP（内容提供商）：自己部署专用网络，同时和各级 ISP 连接
• IXP：多个对等 ISP 互联互通之处，通常不涉及费用结算（对等接入）
• POP：高层 ISP 面向客户网络的接入点，涉及费用结算（高宿：一个底层 ISP 接入 多个高层 ISP）

分组延时、丢失和吞吐量

为何会出现分组延时和丢失？

在路由器缓冲区的分组队列

• 延时：分组等待排到队头、被传输
• 丢失：分组到达时，如果没有可用的缓冲区，则该分组被丢掉（分组到达链路的速率超过了链路输出的能力）

节点总时延(total nodal delay)：节点处理时延(nodal processing delay)、排队时延(queuing delay)、传输时延(transmission delay)和传播时延(propagation delay)

四种分组延时

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：在输出链路上等待传输的时间 ； 依赖于路由器的拥塞程度

   流量强度 = La / R (越接近 0，平均排队延时越小；反之越接近 1，平均排队延时趋向于无限大，因此，流量工程中的一条金

   科玉律是：设计系统时流量强度不能大于 1)

   
   • R 链路带宽(bps)
   • L 分组长度(bits)
   • a 分组到达队列的平均速率

3. 传输延时：将分组发送到链路上的时间： L / R （R：链路带宽(bps) ； L：分组长度(bits)） ；存储转发延时

4. 传播延时：传播延时 d / s （d：物理链路的长度 ； s：在媒体上的传播速度）

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，或根本不重传

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：端到端路径上，限制端到端吞吐的链路（水桶效应）

端到端平均吞吐 = min{R1，R2,…,Rn }

协议层次及其服务模型

概念

服务：低层实体向上层实体提供他们之间得通信能力

• 服务用户
• 服务提供者

服务访问点 SAP：使用下层提供的服务通过层间的接口（类似于上层调用下层的服务函数）

• socket，TCP 向应用层提供得服务访问点（用于区分上层应用）

原语：下层提供给上层服务的形式（类似于服务函数参数）

服务类型：面向连接的服务以及无连接

• 例如：TCP 向它的应用程序提供了面向连接的服务， 这种服务确保应用层报文向目的地传递的正确性和流量控制 ；UDP 协议向它的应用程序提供无连接服务。这是一种不提供不必要服务的服务，没有可靠性，没有流量控制，也没有拥塞控制

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，是通过原语来操作的，垂直方向
• 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，水平方向

分层处理和实现复杂系统的好处？

对付复杂的系统

• 概念化：结构清晰，便于标示网络组件，以及描述其相互关系（分层参考模型）
• 结构化：模块化更易于维护和系统升级 （改变某一层服务的实现不影响系统中的其他层次 ）
  • 对于其他层次而言是透明的

数据单元（DU）

PDU，协议数据单元：上层传输下来的数据 SDU，拼接上本层的 Header的数据则为本层的 PDU（通俗的讲就是封装上层的数据之后的称呼）

SDU 与 PDU 存在关系：多对一（粘包）、一对一、一对多（拆包）的关系

协议栈

TCP/IP 协议

• 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，可靠或不可常

  • 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）

IOS/OSI 参考模型

• 表示层：允许应用解释传输的数据，e.g.、加密、压缩以及机器相关的表示转换
• 会话层：数据交换的同步，检查点，恢复

计算机网络和因特网的历史

早期计算机网路（1960年以前）

主要使用的是线路交换网络，但是由于线路建立时间过长、独享方式占用通信资源以及可靠性不高等原因，寻求新型的网络模式，便出现分组交换网络

分组交换的发展（1961-1972）

网络控制协议是第一个端系统直接的主机-主机协议（NCP协议：相当于传输层和网络层在一起，支持应用开发）

专用网络和网络互联 （1972-1980）

定义了今天的Internet体系结构

网络的激增（1980-1990）

1983: TCP/IP部署

• NCP分化成2个层次，TCP/IP，从而出现 UDP
• 覆盖式IP解决网络互联问题
• 主机设备和网络交换设备分开

因特网爆炸 （1990, 2000’s）

• TCP/IP体系结构的包容性，在其上部署应用便捷，出现非常多的应用
• 新一代杀手级应用（即时讯息，P2P 文件共享，社交网络等）更进一步促进互联网的发展
• 安全问题不断出现和修订（互联网的补丁对策）

最新发展（2005 - 现在）

高速无线接入无处不在：移动互联时代

• 4G部署,5G蓄势待发
• 带宽大，终端性能高，价格便宜，应用不断增多