本文来自个人笔记整理，只是一些课堂上的要点总结记录加以排版，不考虑连续性。
转载请注明出处。https://blog.csdn.net/qq_36770641 Maggie
什么是因特网？
- 描述因特网的具体构成，即构成因特网的基本硬件和软件组件。
- 根据为分布式应用（涉及多台相互交互数据的端系统）提供服务的联网基础设施来描述因特网。
主机（可以运行应用程序）／端系统（位于因特网边缘）通过通信链路（物理媒体，传输速率 比特/秒(bit/s bps)）和分组交换机（路由器：网络核心中；链路层交换机：接入网中）连接到一起。
其中，
- 通信链路和分组交换机合称为“路径”。
- 接入网：将端系统连接到其边缘路由器的物理链路
- 边缘路由器：端系统到任何其它远程端系统的路径上的第一台路由器
通过因特网服务提供商（ISP）接入因特网。
IP协议定义了在路由器和端系统之间发送和接收的分组格式。
IETF制定了RFC。
与因特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口（API），规定了交付数据的方式。
一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及报文发送和／或接收一条报文或其他事件所采取的动作。
网络边缘
家庭接入
数字用户线
- DSL。ISP是用户的本地电话公司。用户的DSL调制解调器（得到数字数据后转为高频音。数－>模）使用现有的电话线（双胶铜线）与本地电话公司的本地中心局中的DSLAM（模拟信号转为数字形式）交换数据。
- 高速下行信道
- 中速上行信道（上下行不对称）
- 普通的双向电话信道
- 频分复用。可以同时接打电话和上网
电缆因特网接入
- 有线电视公司是ISP。
- 混合光纤同轴HFC（光纤结点＋同轴电缆）
- 上下行不对称
- 共享广播媒体：因头端发送的每个分组向下行经每段链路到每个家庭；每个家庭发送的每个分组经上行信道向头端传输。－>分布式多路访问协议：协调传输、避免碰撞。
光纤到户（FTTH）
- 主动光纤网络AON：交换因特网
- 被动光纤网络PON
卫星链路
经常用在那些无法使用DSL或电缆接入网的区域。
拨号接入
接电话时不能上网。
企业／家庭接入
局域网（LAN）：
- 以太网。用户与以太网交换机相连，以太网交换机再与更大的因特网相连
- 无线LAN。用户从一个接入点发／接分组，该接入点与企业网连接，企业网再与有线因特网相连。（IEEE 802.11 b/g）
物理媒体：
- 导引型媒体：电波沿着固体媒体前行，如光缆（长途引导型，跨海链路）、双胶铜线（两根隔离铜线，UTP用于LAN中）、同轴电缆（同心）；
- 非导引型媒体：电波在空气或外层空间中传播：如无线局域网、数字卫星频道（同步卫星&近地轨道卫星）。
网络核心
分组交换（按需使用）
- 源将长报文划分为较小的数据块，称之为分组
- 分组以等于该链路最大传输速率的速度传输通过通信链路
- 存储转发机制：交换机传输该分组的第一个比特之前，必须接收到整个分组
- 当某分组到达一台路由器时，路由器检查该地址，并用这个目的地址搜索其转发表（用于将目的地址（或其一部分）映射成为输出链路），以发现适当的出链路
- 路由选择协议：自动地设置转发表。可决定从每台路由器到每个目的地的最短路径。
- 缺点：不适合实时服务（端到端时延不可预测）
- 优点：1.更好的带宽共享；2.更简单有效，成本更低
电路交换（传统的电话网络）
- 预留了端系统间通信沿路径所需要的资源（恒定的传输速率）
- 频分复用 FDM：频谱->频段 宽度成为带宽
- 时分复用 TDM：时间被划分为固定区间的帧->固定数量的时隙 一条电路的传输速率＝帧速率 x 一个时隙中的比特数量
- 缺点：1.静默期专用电路空闲而效率较低；2.创建端到端电路和预留端到端带宽是复杂的
网络的网络（接入ISP自身必须互联）
网络结构1
单一全球承载ISP（提供商）互联所有接入ISP（客户） －> 竞争 －> 网络结构2
网络结构2
多个全球承载ISP（须互联）。两层。 －> 多层等级结构 －> 网络结构3
网络结构3
国家级ISP（第一层ISP、全球承载ISP）－> 省级ISP －> 市级ISP －> 接入ISP －>增加存在点（PoP，存在于除底层外的所有层次）、多宿（除第一层ISP外，可与多个提供商ISP连接）、对等（邻近ISP直接相连）和因特网交换点（IXP，多个ISP在这里共同对等）－> 网络结构4。
网络结构4
－> 在顶部增加内容提供商网络 －> 网络结构5
网络结构5
通过与较低层ISP对等或在IXP处与它们连接，尝试“绕过”因特网的较高层。
分组交换网中的时延、丢包和吞吐量
时延类型
- 结点处理时延：检查分组首部，决定导向何处，检查比特级别的差错
- 排队时延：当分组在链路上等待传输时
- 传输时延：将分组所有（自己及自己之前，FSFS）的比特推（传输）向链路所需的时间
- 传播时延：从该链路的起点到路由器传播所需时间
丢包
流量强度＝ La/R 应 <=1
- L：每个分组有L比特
- a：分组到达队列的平均速率
- R：传输速率
流量强度接近1，到达的分组将发现一个满的队列 －> 分组丢失
吞吐量
-
瞬时吞吐量
-
平均吞吐量 F/T bps
瓶颈链路吞吐量：min{Rc,Rs,R}
- Rc：客户接入速率
- Rs：服务器接入速率
- R：相同量级的公共链路速率
协议
协议分层：
- 每个层次实现一个相对单一的服务
- 每层自己执行一些动作来完成服务
- 每层可以使用相邻下一层提供的服务
优点：
- 复杂系统简化。功能特定而明确
- 易于维护系统的更新。某层功能变化不会影响系统其余部分
缺点：
- 一层可能冗余较低层的功能
- 某层的功能可能需要仅在其他某层才出现的信息，这违反了层次分离的目标
各层的所有协议被称为协议栈。
链路层交换机实现了一、二；路由器实现了一、二、三；主机实现了所有5个层次。
封装：首部字段＋有效载荷字段