什么是Internet？
组成细节角度
数以百万计的互连的计算设备集合：
- 主机（hosts）=端系统（end systems）
- 运行各种网络应用
通信链路：
- 光纤，铜缆，无线电，卫星。。。
分组交换：转发分组（数据包）
- 路由器和交换机
服务角度
为网络应用提供通信服务的通信基础设施：
- web，VoIP，email，网络游戏，电子商务，社交网络。。。
为网络应用提供应用编程接口：
- 支持应用程序“连接”Internet，发送/接收数据
- 提供类似邮政系统的数据传输服务
什么是网络协议？
- 硬件（主机、路由器、通信链路等）是计算机网络的基础
- 计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的协议
网络协议（network protocol）简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。
协议规定了通信实体之间所交换的信息的格式、意义、顺序以及针对收到信息或发生的事件所采取的“动作”（actions）
协议的三要素
语法（Syntax）
- 数据与控制信息的结构或格式
- 底层信息格式可能是信号电平
语义（Semantics）
- 需要发出何种控制信息
- 完成何种动作以及做出何种响应
- 差错控制
时序（Timing）
- 事件顺序
- 速度匹配
协议是计算机网络的重要内容
- 协议规范了网络中所有信息发送和接收过程
- e.g.，TCP，IP，HTTP，Skype，802.11
- 学习网络的重要内容之一
- 网络创新的表现形式之一
- Internet协议标准
计算机网络结构
- 网络边缘
- 主机
- 主机上运行网络应用
- 接入网络，物理介质：
- 有线或无线通信链路
- 网络核心（核心网络）
- 互联的路由器（或分组转发设备）
- 网络之网络
网络边缘
- 主机（端系统）
- C/S应用模型
- P2P对等应用模型
接入网络
通过接入网络将网络边缘接入核心网（边缘路由器）
数字用户线路（DSL）
利用已有的电话线连接中心局的DSLAM
- 数据通信通过DSL电话线接入Internet
- 语音通过DSL电话线接入电话网
利用FDM（频分多路复用）
独占至中心局的接入
电缆网络（HFC：混合光纤同轴电缆（hybrid fiber coax））
利用家用有线电视线
频分多路复用：在不同频带上传输不同的频道
HFC：非对称的，下行传输速率高达30Mbps，上行为2Mbps传输速率
各家庭共享家庭至电缆头端的接入网络
Ethernet
目前，端系统通常直接连接以太网交换机
无线接入网络
通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器
- 通过基站或称为“接入点”
无线局域网：（LANs）802.11b/g（wifi）
广域无线接入：3G，4G
网络核心
互联的路由器网络
网络核心的关键功能：路由+转发
Internet结构
交换
数据交换的类型
电路交换
最典型的电路交换网络：电话网络
电路交换的三个阶段：
- 建立连接
- 通信
- 释放连接
独占资源，不能被第三方共享，只有释放连接后才能被别人使用
报文交换
报文：源发送信息整体
分组交换
分组交换其实就是统计多路复用
区别
报文交换与分组交换均采用存储-转发交换方式
只不过报文交换以完整报文进行存储转发
分组交换以较小的分组进行存储转发
分组交换比电路交换资源共享率更高
分组交换适用于突发数据传输网络
- 资源充分共享
- 简单、无需呼叫建立
- 可能产生拥塞：分组延迟和丢失
- 需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制
多路复用
码分多路复用CDM
广泛应用于无线链路共享（如蜂窝网，卫星通信等）
每个用户分配一个唯一的m bit码片序列，其中0用-1表示，1用+1表示
各用户使用相同频率载波，利用各自码片序列编码数据
编码信号=（原始数据）X（码片序列）
如发送比特1（+1），则发送自己的m bit码片序列
如发送比特0（-1），则发送自己的m bit码片序列的反码
各用户码片序列相互正交
时延、丢包和吞吐量
延迟分类
- 结点处理延迟（nodal processing delay）
- 差错控制
- 确定输出链路
- 通常
流量强度
a的单位是（分组/秒）
La相当于每秒达到的长度
R是每秒离开的长度
所以流量强度满足上图趋势
时延带宽积
丢包
吞吐量
- 瞬时吞吐量：任何时间瞬间主机接收到文件的速率
- 平均吞吐量：如果该文件由F比特组成，主机接收所有F比特用去了T秒，则平均吞吐量为F/T bps
- 真正的吞吐量局限于瓶颈链路
