计算机网络（自顶向下）–第一章（上）

参考文章：计算机网络 自顶向下方法 学习笔记 第一章_

网络、

网络是一个笼统的称呼，包含节点和边（节点和边的形状大小并不会影响网络的结构）。网络可以是人际网、情报网、神经元网络甚至是蜘蛛网。

计算机网络、

联网的计算机构成的系统；由节点和边构成的系统叫作计算机网络。

计算机网络中的节点包含：

1. 主机及其上运行的应用程序
2. 路由器、交换机、高层的负载均衡设备等网络交换设备（数据交换或中转节点）

计算机网络中的边成为通信链路，通信链路分为：

1. 接入网链路（access）：主机链接到互联网的链路
2. 主干链路（backbone）：路由器之间的链路或路由器和交换机之间的链路

所有连入因特网的设备都叫做主机或者端系统。端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起。

端系统之间发送数据时，发送端系统将其数据分成一段一段，然后加上必要的信息后形成一个个的数据包，这个数据包用术语来说叫分组。于是分组=用户数据+必要信息。此外，从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径。

端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，简称ISP）接入因特网。

通信链路不仅仅是“网线本身”，还包含了支持它们运转的链路层的协议等。通信链路最重要的指标是它的传输速率：带宽（bps）意为每秒传输的位。

不同的链路能够一不同的速率传输数据，链路的传输速率（transmission rate）以比特/秒（bps）度量。

 计算机网络的分类、

• 按传输介质：
  1. 有线网络
  2. 无线网络
• 按大小和规模划分
  1. 最小的计算机网络：PAN(Personal Area Networks)覆盖的范围1米左右
  2. 局域网：LAN(Local Area Networks)覆盖范围一公里左右
  3. 城域网：MAN(Metroplitan Area Networks)覆盖范围十公里左右
  4. 广域网：WAN(Wide Area Networks)覆盖范围约100/1000公里
  5. 互联网：Internet覆盖范围为全球

这里提到的距离不是绝对的，判断网络类型的绝对因素是其是否具有对应网络类型的特征以及是否采用对应技术

互联网（从具体构成角度了解Internet）、

以TCP/IP协议为主的一小簇协议来支撑Internet工作。

互联网的节点： PC、sever、wireless laptop、iPad、smartphones等数以十亿计的互联的计算设备。

端系统（主机，host，end system）组成部分一共有三个：

1. 设备本身
2. 支持设备进行网络通信的操作系统
3. 在操作系统上驻留运行的应用程序

包含（举例）：光纤、同轴电缆、无线电、卫星等。

协议、

定义： 对等层实体 在通信过程当中应当遵守的规则的集合，包括（语义、语法、时序）

• 对等层实体：在网络体系结构中，通信双方实现同样功能的层。（源端系统对目标端系统、源节点TCP传输层协议对目标节点传输层TCP协议）
• 语义、语法、时序：表明传输过程中传输内容和接收内容必须保证完全一致，不能存在重复、遗漏、倒叙等引发其他情况发生
• 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，以及在报文传输/接收或其他事件方面采取的动作

协议可以控制发送/接收消息（TCP、IP、HTTP、FTP、PPP）；协议是支撑互联网工作的最重要的标准；不同生产商根据协议生产网络设备，不同厂商间的设备通过遵守相同协议的网络实体可以实现无差别互操作或互联。

Internet 中所有行为都要受到协议的制约。网络之间可以互联；网络中也可以包含更小的网络。

从服务了解Internet、

应用进程借助于本机操作系统提供的网络API可以和对方的应用进程进行通讯。

与因特网相连的端系统提供了一个套接字接口（socket interface），该接口规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础的设施向运行在另一个端系统上的特定目的的程序交付数据的方式。

1. 使用通信设施进行通信的分布式应用（Web、VoLP、email、分布式游戏、电子商务、社交网络）

可以说，分布式应用是网络存在的理由，同时Internet可以为分布式应用提供通信服务的基础设施

2. 通信基础设施为App提供编程接口API（通信服务）
   • 将发送和接收数据的App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

服务选择一般分为两种：

1. 无连接不可靠服务（UDP）
2. 面向连接的可靠服务（TCP）

具体的服务选择方式参考实际情况，毕竟不同的通信传输服务在速率、丢包率上的实际反应是不相同的。

互联网子系统、

根据组成类型可以将互联网分成一个个子系统，其中最主要的三个子系统分别是：网络边缘、网络核心和网络接入。（也称边缘系统、接入系统和网络核心）

网络边缘（edge）包含：主机、应用程序（客户端和服务器）
网络边缘上存在网络应用，是网络存在的理由；网络应用和另外一个分布式应用之间要交换报文来实现各种各样的网络应用。

网络核心（core）包含：互联的路由器或交换机、网络的“网络”
网络核心主要负责整体的数据交换，实际上是由数百万个数据节点、路由器、交换机构成的分布式系统

接入网、物理媒体（access）包含：有线或者无线通信链路
接入网是将网络边缘接入到网络核心，由网络核心跟其他边缘系统之间的关联，从而把数据发送给目标主机

接入系统：把边缘系统的主机或端系统接入到核心中。交换节点和交换节点之间的链路可以被两个不同的端系统通讯复用，形成一个相对高效的有效通信网络。

网络核心的实质作用是数据交换，源主机或端系统发出去，正确的目标主机或端系统可以准确收到对应报文；主要作用是：一个大型的、全球节点之间的瞬时切换开关进行数据交换；工作原理是：由无数个小的交换机以及连接它们的链路相互构成的分布式系统，由它们的相互配合来完成由源主机向目标主机的发送和接收。

应用进程间的通信模式、

1. C/S模式（客户/服务器模式）
   • 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
     （服务器先进行运转，守候在对应端口，等待客户端向服务器请求一系列的硬件、软件或数据资源；服务器被动请求客户端发送的请求，客户端主动发送请求并接收服务器响应处理请求的处理结果。资源在服务器中）
2. P2P（对等模式peer to peer）
   • 很少（甚至没有）专门的服务器
   • 如Gnutella、KaZaA、Emule
     （一个主机可以充当或主机或客户端的职责，而且交互过程完全是分布式交互，可扩展性高）
3. 两种通信模式都要使用主机应用层下的所有基础设施提供的通信服务才能够实现自由通信

端系统（主机）的作用：

1. 运行应用程序
2. Web，E-mail
3. 在“网络的边缘”

 采用网络设施的面向连接服务、

基础设施为网络应用提供通信服务有两种方式：面向连接服务和无连接服务

面向连接服务、

目标： 在两个端系统之间传输数据

具体过程： 两个通信端系统在通信之前要相互知晓，并且端系统底层的协议栈（TCP传输控制协议，Internet上面向连接的服务）要为二者的通信交互分配合适的资源，设定响应变量，流量控制。通信状态的维持只在端系统之间维持，并不在网络中维护。

TCP服务：

• 可靠地、按顺序地传输数据（确认/重传）
• 流量控制（发送放不会淹没接收方）
• 拥塞控制（当网络拥塞时，发送方降低发送速率）

采用基础设施的无连接服务、

无连接服务主要采用UDP传输协议

目标： 在两个端系统之间传输数据（无连接服务）

UDP（用户数据协议 User Datagram Protocol）

• 无连接
• 不可靠数据传输
• 无流量控制
• 无拥塞控制

使用TCP/UDP的应用、

使用TCP的应用：

• HTTP（Web）
• FTP（文件传送）
• Telnet（远程登陆）
• SMTP（email）

使用UDP的应用：

• 流媒体
• 远程会议
• DNS
• Internet 电话