配套教材：中科大郑烇、杨坚全套《计算机网络（自顶向下方法第7版，James F.Kurose，Keith W.Ross）》课程

计算机网络第一章

第一章目录

计算机网络第一章
- 0、课程内容
- 1、计算机网络概述
- - 1.1 什么是Internet
  - 1.2 网络边缘
  - 1.3 网络核心
  - 1.4 接入网和物理媒体
  - **1.5 Internet结构和ISP**
  - 1.6 分组延时、丢失和吞吐量
  - 1.7 协议层次及服务模型
  - 1.8 历史

0、课程内容

计算机网络和互联网
应用层
传输层
网络层:数据平面
网络层:控制平面
数据链路层和局域网
网络安全
无线和移动网络
多媒体网络
网络管理

功能服务实例

E2E end to end
P2P point to point

传统工作方式（较僵化）：IP协议路由协议
SDN：可编程网络

应用层协议：
TCP协议是可靠性较高的协议，像用户向服务端传输数据一般使用的就是TCP协议。
而一些数据传输对可靠性要求不高，例如音视频直播，即使丢失了某一部分对理解不造成影响，这时候就会使用UDP协议。降低可靠性，提高实时性。

可靠性要求是有代价的，会占据发送方和接收方的时间和空间。

1、计算机网络概述

1.1 什么是Internet

以TCP协议IP协议为主的一簇协议，来支撑工作的，世界上用户最多的网络，称为互联网（Internet）。如果是自己的组的小网络，没接入互联网的，我们叫他企业网（intranet）。

一、零件的角度
节点
主机及其上运行的应用程序，主机和接收数据的主机称为源和目标，一般画为方形。
路由器、交换机等网络交换设备，既不是目标也不是源，起中转转发作用，一般画为圆形。
边：通信链路，把节点连在一起
接入网链路：主机连接到互联网的链路，方的接到圆的
主干链路：路由器间的链路，两个圆的接在一起
协议
支撑互联网工作的标准。虽然来自不同的厂商，但可以交流。

二、网络互联设备的角度
数以亿计的、互联的计算设备:
主机 = 端系统
运行网络应用程序
通信链路
光纤、同轴电缆、无线电、卫星
传输速率 = 带宽（bps） bit per seconde
分组交换设备：转发分组 (packets)
路由器和交换机

三、从具体构成的角度
协议控制发送、接收消息：遵守同一协议的两个网络实体才能够通信
如TCP、IP、HTTP、FTP、 PPP
Internet：“网络的网络”
松散的层次结构，互连的ISP
公共Internet vs. 专用intranet
Internet标准
RFC: Request for comments
IETF: Internet Engineering Task Force

协议
定义了在两个或多个通信实体（对等层的实体）之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和/或接收或其他事件方面所采取的动作。

协议遵守规范包括：语法语义时序动作

四、什么是Internet：从服务角度是分布式应用，以及为分布式应用提供服务的基础设施。
使用通信设施进行通信的分布式应用
Web、VoIP、email、分布式游戏、电子商务、社交网络
通信基础设施为apps提供编程接口(通信服务）
将发送和接收数据的apps与互联网连接起来
为app应用提供服务选择，类似于邮政服务 : 无连接不可靠服务、面向连接的可靠服务

1.2 网络边缘

网络结构：
网络边缘(edge）：
 主机
 应用程序（客户端和服务器）
网络核心(core)：起数据交换作用
O 互连着的路由器
O 网络的网络
接入网、物理媒体(access)：
 有线或者无线通信链路

网络边缘：
端系统（主机）：
 运行应用程序
 如Web、email
 在 “网络的边缘”

客户/服务器模式：（可扩展性较差，容易宕机）
 客户端向服务器请求、接收服务
 如Web浏览器/服务器；email 客户端/服务器

对等（peer-peer ）模式：通讯是分布式，多个主机从多个服务器获取数据片段，比多个主机从一个服务器获取数据更不容易宕机。
 很少（甚至没有）专门的服务器
 例如迅雷，一个主机同时从多个服务器下载数据片段，相当于扩大了带宽，加快了下载速度。
 如 Gnutella、KaZaA、Emule
每个节点既是服务器也是客户端，互相请求，分布式系统，无客户/服务器模式的缺陷
迅雷、电驴等可以获得带宽的聚集

采用网络设施的面向连接的服务：
-目标:在端系统之间传输数据
握手:在数据传输之前做好准备
人类协议中:你好、你好
两个通信主机之间为连接建立状态
TCP–传输控制协议(Transmission Control Protocol)
Internet上面向连接的服务

TCP服务：可靠地、按顺序地传送数据
确认和重传
流量控制
发送方不会淹没接收方
拥塞控制
当网络拥塞时，发送方降低发送速率
使用TCP的应用：  HTTP (Web), FTP (文件传送), Telnet (远程登录), SMTP (email)

UDP服务：采用基础设施的无连接服务
在端系统之间传输数据无连接服务
UDP – 用户数据报协议 (User Datagram Protocol) [RFC 768]:
 无连接  不可靠数据传输  无流量控制  无拥塞控制
使用 UDP的应用：  实时流媒体、远程会议、 DNS、 Internet电话

1.3 网络核心

网络核心：电路交换
端到端的资源被分配给从源端到目标端的呼叫 “call”：

图中，每段链路有4条线路：该呼叫采用了上面链路的第2个线路，右边链路的第1个线路（piece）
独享资源：不同享，每个呼叫一旦建立起来就能够 保证性能
如果呼叫没有数据发送，被分配的资源就会被浪费 (no sharing)
通常被传统电话网络采用

为呼叫预留端-端资源
 链路带宽、交换能力
 专用资源：不共享
 保证性能
 要求建立呼叫连接

网络资源（如带宽）被分成片（piece）
为呼叫分配片
如果某个呼叫没有数据，则其资源片处于空闲状态（不共享）
将带宽分成片
频分(Frequencydivision multiplexing)
时分(Time-division multiplexing)
波分(Wave-division multiplexing)光通信的方式

计算举例
在一个电路交换网络上，从主机A到主机B发送一个640,000比特的文件需要多长时间?
所有的链路速率为1.536 Mbps
每条链路使用时隙数为24的TDM·建立端-端的电路需500 ms
每条链路的速率（一个时间片): 1.536Mbps/24 =64kbps
传输时间:640kb/64kps = 10s
共用时间:传输时间+建立链路时间=10s + 500ms = 10.5s

电路交换不适合计算机之间的通信

连接建立时间长

计算机之间的通信有突发性，如果使用线路交换，则浪费的片较多
即使这个呼叫没有数据传递，其所占据的片也不能够被别的呼叫使用

可靠性不高?

网络核心：分组交换（按需使用）

以分组为单位存储-转发方式
网络带宽资源不再分分为一个个片，传输时使用全部带宽
主机之间传输的数据被分为一个个分组
资源共享，按需使用：
存储-转发： 分组每次移动一跳（ hop ）相当于分段使用链路。如果不先存储再转发，而是每个节点直接转发，就相当于独享带宽了，和线路交换没什么区别。
在转发之前，节点必须收到整个分组
延迟比线路交换要大
消耗更多的排队时间
相当于多个电路交换，延迟更大（排队延迟，存储/转发延迟），而来换取了共享性
存储-转发
 被传输到下一个链路之前，整个分组必须到达路由器：存储-转发
 在一个速率为R bps的链路，一个长度为L bits 的分组的存储转发延时： L/R s
排队和延迟：
如果到达速率>链路的输出速率:
1.分组将会排队，等待传输
2.如果路由器的缓存用完了，分组将会被抛弃
【注意：传输延时只能算发送时间或者接收时间其中一个，不是发送+接收，因为在发送的时候，那边同时也在接，是几乎同时进行的。】
分组交换的代价：变长的排队延时，和可能的数据丢失。优点：共享。

网络核心的关键功能:
路由: 决定分组采用的源到目标的路径，转发到哪里去取决于路由表。
转发: 将分组从路由器的输入链路转移到输出链路
分组交换:统计多路复用
A&B 时分复用链路资源 A & B 分组没有固定的模式—> 统计多路复用

分组交换 vs. 电路交换
同样的网络资源，分组交换允许更多用户使用网络！
【举个例子：】
有一条链路，带宽是1 Mbps，每个用户活动时需要带宽100 kb/s，但用户只有10%的时间是活动的，问采用线路和分组交换可以支持多少用户活跃？
1.采用线路交换，那么1M带宽只能固定分配给10给用户，1Mbps/100k=10。
2.采用分组交换，35用户时，>=10个用户活动的概率为0.0004，也就是说35个用户，只有0.4%的概率支持不了，99.6%是支持得了的。遇到0.4%的艰难时刻，也可以采用队列排队的方式度过。
1−∑n=09(35n)Pn(1−Pn)35−n=0.00041-\sum_{n=0}^{9} \binom{35}{n} P^{n} \left ( 1-P^{n} \right ) ^{35-n} =0.00041−n=0∑9(n35)Pn(1−Pn)35−n=0.0004
【注：之所以取0-9是因为取10时，他流量强度等于1，通信线路就挂了，这个在1.6会讲到】

分组交换是“突发数据的胜利者?”

适合于对突发式数据传输

资源共享

简单，不必建立呼叫

过度使用会造成网络拥塞:分组延时和丢失

对可靠地数据传输需要协议来约束:拥塞控制

Q:怎样提供类似电路交换的服务?

保证音频/视频应用需要的带宽

一个仍未解决的问题(chapter 7)

分组交换按照有无网络层的连接分类

分组交换——分组的存储转发一段一段从源端传到目标端
1.数据报网络:

分组的目标地址决定下一跳

在不同的阶段，路由可以改变

类似:问路

Internent

2.虚电路网络:

每个分组都带标签（虚电路标识VC ID），标签决定下一跳

在呼叫建立时决定路径，在整个呼叫中路径保持不变

路由器维持每个呼叫的状态信息

X.25和ATM

数据报(datagram) 的工作原理

在通信之前,无须建立起一个连接,有数据就传输

每个分组必须携带主机的完整地址

每一个分组都独立路由(路径不一样,可能会失序)

路由器根据分组的目标地址进行路由(不维护主机和主机之间的状态)

虚电路(virtual circuit)的工作原理

网络分类：

1.4 接入网和物理媒体

把网络边缘接入网络核心
Q: 怎样将端系统和边缘路由器连接？
 住宅接入网络
 单位接入网络（学校、公司）
 无线接入网络
注意：
 接入网络的带宽 (bits per second) ？
 共享/专用？
住宅接入：modem（调制解调器）

将上网数据调制加载音频信号4khz(电话线，通过调幅或者调频约定01信号来传输数据)，在电话线上传输，在局端将其中的数据解调出来；反之亦然。
 调频  调幅  调相位  综合调制
拨号调制解调器
缺点是带宽比较窄，而且通话时不能上网，上网时不能通话，是独占的。
56Kbps 的速率直接接入路由器 (通常更低)
不能同时上网和打电话：不能总是在线

如何解决以上缺点？
接入网: digital subscriber line (DSL)

采用现存的到交换局DSLAM的电话线

DSL线路上的数据被传到互联网（>4kHz，上行、下行再分频率）

DSL线路上的语音被传到电话网（< 4kHz）

就是说频率小于4khz的区域专门用来传输音频，频率大于4khz的区域再分一段频率范围用于上行，一段频率范围用于下行。这样打电话的同时可以上网。
< 2.5 Mbps上行传输速率(typically < 1 Mbps)
< 24 Mbps下行传输速率(typically < 10 Mbps)

接入网: 线缆网络
有线电视信号线缆双向改造
FDM: 在不同频段传输不同信道的数据，数字电视和上网数据（上下行）
HFC: hybrid fiber coax
----非对称: 最高30Mbps的下行传输速率, 2 Mbps 上行传输速率
线缆和光纤网络将个家庭用户接入到 ISP 路由器
各用户共享到线缆头端的接入网络
----与DSL不同, DSL每个用户一个专用线路到CO（central office）

住宅接入：电缆模式
fiber optic transport——光纤传输

接入网: 家庭网络

企业接入网络(Ethernet)

 经常被企业或者大学等机构采用
 10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps传输率
 现在，端系统经常直接接到以太网络交换机上

无线接入网络
各无线端系统共享无线接入网络（端系统到无线路由器）
通过基站或者叫接入点

物理媒体
Bit: 在发送-接收对间传播
物理链路：连接每个发送-接收对之间的物理媒体
导引型媒体: 信号沿着固体媒介被导引：同轴电缆、光纤、双绞线
非导引型媒体: 开放的空间传输电磁波或者光信号，在电磁或者光信号中承载数字数据

双绞线 (TP)： 两根绝缘铜导线拧合  5类：100Mbps 以太网，Gbps 千兆位以太网  6类：10Gbps万兆以太网
同轴电缆：  两根同轴的铜导线  双向
 基带电缆：  电缆上一个单个信道  Ethernet
 宽带电缆：  电缆上有多个信道  HFC
光纤和光缆：
 光脉冲，每个脉冲表示一个 bit，在玻璃纤维中传输
 高速：  点到点的高速传输（如10 Gps-100Gbps传输速率）
 低误码率：在两个中继器之间可以有很长的距离，不受电磁噪声的干扰
 安全

无线链路
 开放空间传输电磁波，携带要传输的数据
 无需物理“线缆”
 双向
 传播环境效应：  反射  吸收  干扰
无线链路类型:
 地面微波  e.g. up to 45 Mbps channels
 LAN (e.g., WiFi)  11Mbps, 54 Mbps,540Mbps…
 wide-area (e.g., 蜂窝)  3G cellular: ~ 几Mbps  4G 10Mbps  5G 数Gbps
 卫星 每个信道Kbps 到45Mbps (或者多个聚集信道)  270 msec端到端延迟  同步静止卫星和低轨卫星

1.5 Internet结构和ISP

按ISP划分互联网

互联网结构：网络的网络
端系统通过接入ISPs (Internet Service Providers)连接到互联网

住宅，公司和大学的ISPs

接入ISPs相应的必须是互联的

因此任何2个端系统可相互发送分组到对方

导致的“网络的网络”非常复杂

发展和演化是通过经济的和国家的政策来驱动的

让我们采用渐进方法来描述当前互联网的结构

问题: 给定数百万接入ISPs，如何将它们互联到一起

像图中这种，每两个ISP都互联，代价特别大，而且到后期不可扩展。

选项: 将每个接入ISP都连接到全局ISP（全局范围内覆盖）？客户ISPs和提供者ISPs有经济合约

竞争：但如果全局ISP是有利可为的业务，那会有竞争者
合作：通过ISP之间的合作可以完成业务的扩展，肯定会有互联，对等互联的结算关系

IXP : Internet exchange point互联网交换点

然后业务会细分（全球接入和区域接入），区域网络将出现，用与将接入ISPs连接到全局ISPs。然后内容提供商网络 (Internet Content Providers,e.g., Google, Microsoft, Akamai) 可能会构建它们自己的网络，减少数据传输过程中需要经过的节点数，将它们的服务、内容更加靠近端用户，拉自己的专线（海底电缆等），向用户提供更好的服务，减少自己的运营支出

在网络的最中心，一些为数不多的充分连接的大范围网络（分布广、节点有限、但是之间有着多重连接）

“tier-1” commercial ISPs (e.g., Level 3, Sprint, AT&T, NTT), 国家或者国际范围的覆盖
content provider network (e.g., Google): 将它们的数据中心接入ISP，方便周边用户的访问；通常私有网络之间用专网绕过第一层ISP和区域

松散的层次模型
中心：第一层ISP（如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T）国家/国际覆盖，速率极高

直接与其他第一层ISP相连

与大量的第二层ISP和其他客户网络相连

第二层ISP: 更小些的 (通常是区域性的) ISP

与一个或多个第一层ISPs，也可能与其他第二层ISP

第三层ISP与其他本地ISP

接入网 (与端系统最近)
一个分组要经过许多网络！

很多内容提供商(如：Google, Akamai )可能会部署自己的网络,连接自己的在各地的DC（数据中心），走自己的数据
连接若干local ISP和各级（包括一层）ISP,更加靠近用户

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

如一个低层ISP接入多个高层ISP，多宿（multi home）

 对等接入：2个ISP对等互接，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

对等接入

 ICP自己部署专用网络，同时和各级ISP连接

1.6 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
 分组到达链路的速率超过了链路输出的能力，就要排队等待
 分组等待排到队头、被传输
 分组队列的长度有上限，超过这个上限造成较大的延迟，那么即使最终分组送到了也没有意义，因为用户早跑了。

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
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
传输延时:  R=链路带宽(bps)  L=分组长度(bits)  将分组发送到链路上的时间= L/R  存储转发延时
传播延时:  d = 物理链路的长度  s = 在媒体上的传播速度 (~2x10^8 m/sec)  传播延时 = d/s

车队类比

情况一、
 汽车以100 km/hr 的速度传播
 收费站服务每辆车需 12s(传输时间)
 汽车~bit; 车队 ~ 分组
 Q: 在车队在第二个收费站排列好之前需要多长时间？
 即：从车队的第一辆车到达第一个收费站开始计时，到这个车队的最后一辆车离开第二个收费站，共需要多少时间
 将车队从收费站输送到公路上的时间 = 12*10 = 120s
 最后一辆车从第一个收费站到第二个收费站的传播时间： 100km/(100km/hr)= 1 hr
 A: 62 minutes

情况二、
 汽车以1000 km/hr 的速度传播汽车
 收费站服务每辆车需 1分钟
 Q:在所有的汽车被第一个收费站服务之前，汽车会到达第二个收费站吗？
 Yes！7分钟后，第一辆汽车到达了第二个收费站，而第一个收费站仍有3辆汽车
 在整个分组被第一个路由器传输之前，第一个比特已经到达了第二个路由器！

节点延时

排队延时 取决于流量强度
 R=链路带宽 (bps)
 L=分组长度 (bits)
 a=分组到达队列的平均速率
流量强度 = La/R，取值范围在0和1之间，不能超过1。
 La/R ~ 0: 平均排队延时很小，相当于马路上没车
 La/R -> 1: 延时变得很大，趋近无穷，相当于堵车
 La/R > 1: 比特到达队列的速率超过了从该队列输出的速率，平均排队延时将趋向无穷大！设计系统时流量强度不能大于1！

当流量强度超过一定阈值，排队延时会陡增。

Internet的延时和路由
Internet 的延时和路由是什么样的呢?
 Traceroute 诊断程序: 提供从源端，经过路由器，到目的的延时测量
 For all i:
 沿着目的的路径，向每个路由器发送3个探测分组
 路由器 i 将向发送方返回一个分组
 发送方对发送和回复之间间隔计时

Traceroute 是利用 ICMP协议运作的

 在Windows系统下
 Tracerert hostname
 如 Tracerert www.gucas.ac.cn
 更完整的例子
 tracert [-d] [-h maximum_hops] [-j computer-list] [-w timeout] target_name
 请见帮助： http://www.linkwan.com/gb/broadmeter/article/trace -help.htm

 测试网址：  www.traceroute.org  www.linkwan.com

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 规定时间内放出去有效bit的数量
 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
 吞吐量多少取决于吞吐量最小的链路

瓶颈链路： 端到端路径上，限制端到端吞吐的链路(吞吐量最小的链路)
吞吐量：互联网场景

 链路上的每一段实际可用带宽Ri’=?
 端到端吞吐量： min{Ri’}
 每个连接上的端到端吞吐: min(Rc ,Rs ,R/10) 10个人在用
 实际上: Rc 或者 Rs 经常是瓶颈

1.7 协议层次及服务模型

网络是一个复杂的系统!
 网络功能繁杂：数字信号的物理信号承载、点到点、路由、rdt、进程区分、应用等
现实来看，网络的许多构成元素和设备:
 主机
 路由器
 各种媒体的链路
 应用
 协议

问题是：如何组织和实现这个复杂的网络功能？
模块化分解/分层
例如，两位异地哲学家的交流，分为三层，秘书层解决信息传递的问题，翻译专家解决信息识别的问题，哲学家对信息进行处理。那么这样分层后每一层处理的信息比较独立且单一，降低了复杂性；而且分层后，每一层可以随着科技的进步进行独立迭代，便于采用一些新技术。但是整个效率会比较低。

层次化方式实现复杂网络功能:
 将网络复杂的功能分层功能明确的层次，每一层实现了其中一个或一组功能，功能中有其上层可以使用的功能：服务（垂直关系）
 本层协议实体相互交互执行本层的协议动作（水平关系），目的是实现本层功能，通过接口为上层提供更好的服务
 在实现本层协议的时候，直接利用了下层所提供的服务
 本层的服务：借助下层服务实现的本层协议实体之间交互带来的新功能（上层可以利用的）+更下层所提供的服务

服务

服务和服务访问点
 服务( Service)：低层实体向上层实体提供它们之间的通信的能力

服务用户(service user)

服务提供者(service provider )

 原语(primitive)：上层使用下层服务的形式，高层使用低层提供的服务，以及低层向高层提供服务都是通过服务访问原语来进行交互的—形式比如socket API（一些类型的函数）
 服务访问点 SAP (Services Access Point) ：上层使用下层提供的服务通过层间的接口—地点；

例子:邮箱

地址(address)：下层的一个实体支撑着上层的多个实体， SAP有标志不同上层实体的作用

可以有不同的实现，队列

例子:传输层的SAP: 端口(port)
比如：一个地点/层间接口

服务的类型 ：面向连接的服务(例如TCP)和无连接的服务(UDP)-方式
面向连接的服务(Connection-oriented Service)

连接(Connection):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

适用范围:对于大的数据块要传输;不适合小的零星报文

特点:保序

服务类型:
可靠的信息流传送页面(可靠的获得,通过接收方的确认)
可靠的字节流远程登录
不可靠的连接数字化声音
面向连接的服务和无连接的服务

无连接的服务(Connectionless 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;不需要通信双方都是活跃;(例:寄信)

特点:不可靠、可能重复、可能失序

IP分组，数据包;

适用范围:适合传送零星数据;

服务类型:
不可靠的数据报电子方式的函件
有确认的数据报挂号信
请求回答信息查询

服务和协议

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(primitive) 来操作的，垂直
 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

服务与协议的联系
 本层协议的实现要靠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

数据单元(DU)

ICI : 接口控制信息 - Interface Control Information
PDU ：协议数据单元
SDU：主要用于存放数据，相当于卡车装载的货物

上层的PDU对于本层是SDU，封装后对于本层是PDU
两者的封装关系：一对一、一个SDU分成多个再进行封装，成多个PDU（一对多）、多个SDU封装成一个PDU（多对一）

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
如改变登机程序并不影响系统的其它部分
改变2个秘书使用的通信方式不影响2个翻译的工作
改变2个翻译使用的语言也不影响上下2个层次的工作

 分层思想被认为有害的地方？
效率相对较低

Internet 协议栈 分为：物理层、链路层、网络层、传输层、应用层

一、应用层:网络应用（实现网络应用）
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
二、传输层:主机之间的数据传输（区分进程，把不可靠变为可靠）
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
三、网络层:为数据报从源到目的选择路由（转发、路由）
主机主机之间的通信，端到端通信，不可靠
IP,路由协议
四、链路层:相邻网络节点间的数据传输（相邻两点间，以帧位单位的传输）
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
五、物理层:在线路上传送bit（相邻两点间电磁波的承载，以bit的传输）

各层次的协议数据单元
应用层：数据/报文（Message）
传输层：1.TCP报文段（Segment）；2.UDP数据段（Datagram）
网络层：分组/数据包（Packet）（如果无连接方式：数据报 datagram）
数据链路层：帧（frame）
物理层：比特（Bit）

ISO/OSI 参考模型 分为：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

 表示层: 允许应用解释传输的数据, e.g., 加密，压缩，机器相关的表示转换
 会话层: 数据交换的同步，检查点，恢复
 互联网协议栈没有这两层! （在Internet协议栈在应用层实现）
 这些服务，如果需要的话，必须被应用实现
 需要吗?

封装与解封装

链路层交换机主要用于组建局域网，而路由器则主要负责连接外网并寻找网络中最合适数据传输的路径。
最后需要说明的是：路由器一般都具有防火墙功能，能够对一些网络数据包选择性的进行过滤。现在的一些路由器都具备交换机的功能，也有具备路由器功能的交换机，称为三层交换机。相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但是速度也相对较慢，价格较为昂贵，而三层交换机既有交换机的线性转发报文的能力，又有路由器的路由功能，因此得到了广泛的应用。

1.8 历史

1980-1990: 体系结构变化, 网络数量激增，应用丰富
 1983: TCP/IP部署，标记日
 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  1982: smtp e-mail协议定义
 1983: DNS 定义，完成域名到IP地址的转换
 1985: ftp 协议定义
 1988: TCP拥塞控制

 其他网络形式的发展
 新的国家级网络: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel
 1985年：ISO/OSI提出，时机不对且太繁琐，

 100,000主机连接到网络联邦

TCP/IP 极具包容性 IP for everything

1990, 2000’s: 商业化, Web, 新的应用 Web与超文本
 Internet
 什么是协议
 网络边缘，核心，接入网络
 分组交换 vs. 电路交换
 Internet/ISP 结构
 性能: 丢失，延时，吞吐量
 层次模型和服务模型
 历史

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个人学习笔记：中科大郑烇、杨坚《计算机网络》课程第1章笔记

计算机网络第一章

第一章目录

0、课程内容

1、计算机网络概述

1.1 什么是Internet

1.2 网络边缘

1.3 网络核心

1.4 接入网和物理媒体

1.5 Internet结构和ISP

1.6 分组延时、丢失和吞吐量

1.7 协议层次及服务模型

1.8 历史

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