以下为基于陈泰舟老师的课程，所整理的笔记。

老师的课程讲得很有趣。我很喜欢，往后肯定不逃课。😋

1.1 互联网概述

1.1.1 互联网概念

        互联网，特指 Internet，是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互连网络。它采用 TCP/IP 协议族作为通信规则，是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。

        注意：

        小写字母i的internet，泛指由多个计算机网络组成的网络。

        大写字母I的Internet，特指因特网，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的 特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则。

1.1.2 互联网基础结构发展的三个阶段

第一阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程

        1969年， ARPANET诞生于美国，是世界上第一个运营的封包交换网络。

        1983 年，TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。

        1990年，ARPANET 正式宣布关闭。 “

第二阶段：建成了三级结构的 互联网（NSF Net）

        NSF Net（National Science Foundation Network，美国国家科学基金会网络）

        它是一个三级计算机网络， 分为主干网、地区网和校园 网（或企业网）。

第三阶段：逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网

         ISP (Internet Service Provider)互联网服务提供者，而我们熟知的ISP就是中国四大电信运营商为中国移动、中国电信、中国联通和中国广电。

        只要我们对区域ISP支付一定的费用，ISP给予我们所需的IP地址使用权，并通过对应的ISP接入到互联网。

        不同层次的 ISP可以分为：主干 ISP、地区 ISP和本地 ISP。

1.2 互联网的组成

        就互联网的工作方式上看，可以划分为2大部分：

        边缘部分：由所有连接到互联网的主机组成。即用户直接使用的，用于通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

        核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

1.2.1 互联网的边缘部分

        边缘部分指的是连接到互联网的所有主机，这些主机又叫做端系统（end system）。小到一个网络摄像头，大到大型计算机，都是端系统，都叫主机。

ps：并非只有游戏主机才叫主机，即使你只是在手机打王者荣耀，但你其实也可以跟别人说你在玩主机游戏。😋

        端系统之间的常见的通信方式有2种：

        1，客户/服务器方式（C/S方式，Client/Server方式）。

        2，对等方式（Peer to Peer，P2P）。

1.3.2 互联网的核心部分

        网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。

        其中起特殊作用的是路由器 (router)，路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

1.3.2.1 典型交换技术

1，电路交换

        特点：

        以电话机为例，2台电话机相互通信需要1条电线。

        5 部电话机两两直接 相连，需 10 条电线。

        N 部电话机两两直接相连， 需 N(N –1)/2 条电线。

        可见，只要 主机/端系统 稍微多起来一点，这就会变成排线灾难，所以交换机就显得尤为重要了！可以到某宝上搜一台switch来解决这个问题。此为电路交换（circuit switching）。

对了，我记得有一家叫做Nintendo的，他们交换机做得很就很好。😋👍👍

        电路交换有三个阶段：

        1 建立连接（建立专用的物理通路，且不能被抢占）

        2 通信

        3 释放连接（释放刚才使用的这条专用的物理通路，这样才能被其他设备再次连接）

        由此可见其实电路交换对于通信线路的利用率很低，用于传输数据的时间往往不到10%甚至1%。

2，分组交换（重要，因为互联网的核心部分采用了分组交换技术）

        分组交互使用的是存储转发技术。

        在发送端，先将较长的报文分割成较短的、固定长度的数据段，然后再每一个数据段前面加上首部，构成一个分组（packet），依次转发出去（分组packet是分组交换网的数据传输单元）

        在接收端，会将分组packet的首段剥离，并还原成原本的报文。

        在packet的首段中，包含了目的地址、源地址等信息，交换机会根据这些信息把packet转发出去，最终达到目的地。

        “排队”，是因为交换机存储有限，一般是先来服务，依次转发packet。而对于存储已满的情况，就会发生丢包，因为已经放不下更多packet了，只能丢弃。这就会造时延甚至丢包。

3，报文交换

        电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换 (message switching)。

        报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很 少有人使用了。

ps：不重要，直接skip。

4，三种交换技术比较

        

        省流：

        数据量大时候用电路交换，

        突发数据用用分组交换或报文交换，

        分组交换比报文交换的时延更小也更加灵活。

1.3 计算机网络的类别

1.3.1 定义

        （并非公认的定义，因为定义还没有统一）

        计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

ps：“可编程的硬件”表明这种硬件一定包含有CPU。

1.3.2 几种不同类别的网络

1. 按照网络的作用范围进行分类

        广域网 WAN (Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。

        城域网 MAN (Metropolitan Area Network)：作用距离约为 5~50 公里。

        局域网 LAN (Local Area Network) ：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。

        个人区域网 PAN (Personal Area Network) ：范围很小，大约在 10 米左右。

2. 按照网络的使用者进行分类

        公用网 (public network)

                按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。

        专用网 (private network)

                为特殊业务工作的需要而建造的网络。

3. 用来把用户接入到互联网的网络

        接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。

        AN 本身既不属于互联网的核心部分，也不属于互联网的边缘部分。它是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一种网络。

        覆盖的范围看，很多接入网还是属于局域网。

1.4 计算机网络的性能

1.4.1 计算机网络的性能指标

        几个重要的性能指标：速率，带宽，吞吐率，时延，时延带宽积，往返时间RRT，利用率。

速率

        指的是数据的传输速率，又称数据率（data rate）、比特率（bit rate）。

带宽

        a)带宽原指代信号具有的频带宽度，单位是赫兹hz。

        b)在计算机网络中指代某通道的传输数据的能力，单位是比特每秒bit/s。

吞吐率

        吞吐量 (throughput) 表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

时延

        指的是数据从网络的一端传输到另一端所需要的时间。

        时延由4部分组成，即，时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

                发送时延 =（数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s) ）

                        注意：表示速率以10为底： K(kilo)=10^3 , M(Mega)=10^6 , G(Giga)=10^9

                                表示数据量以2为底： K(kilo)=2^10, M(Mega)=2^20, G(Giga)=2^30

                传播时延 = （信道长度（m）/ 信号在信道上的传播速率（m/s））

                处理时延，主机或路由器在收到分组时，为处理分组（例如分析首部、提取 数据、差错检验或查找路由）所花费的时间。

                排队时延，分组在路由器输入输出队列中排队等待处理所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

                注意：发送时延 ≠ 传播时延，前者是在发送器中“发出信息”所需要的时间，而后者指的是在链路上传输所需要的时间。对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在 链路上的传播速率。

时延带宽积

        时延带宽积( bit ) = 传播时延（ s ） × 带宽( bit/s )

        链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

        简单理解就是该条链路所能容纳的最大信息量（bit）。

往返时间 RRT

        往返时间 RTT ( round-trip time ) 表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延、转发数据时的发送时延以及传播时延。

利用率

        分为信道利用率和网络利用率。

        信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。

        网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

        信道利用率并非越高越好。当某信道的利用率增大时，该信道引起的 时延也就迅速增加。

1.4.2 计算机网络的非性能特征

        一些非功能性但也重要的特征：

                费用、质量 标准化、可靠性、可扩展性和可升级性、易于管理和维护。

1.5 计算机网络体系结构

1.5.1 计算机网络体系结构的形成

        国际标准化组织 ISO提出了开放系统互连基本参考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为 OSI。

        而实际上国际标注OSI因为其过于复杂的协议、很低的运行效率、层次划分导致的功能冗余等因素，它自己没能得到市场的认可。

        非国际标准 TCP/IP 却获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实 上的国际标准。

        尽管如此，考试仍然是以OSI为主。😡😡

1.5.2 协议与划分层次

        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。

        网络协议的三个组成要素分别是语法（数据和控制信息的格式）、语义（控制信息对应的动作）和同步（事件实现顺序的详细说明）。

        网络协议是层次式的，层与层之间相互独立，该层的具体信息只能都该层自己解读。

1.5.3 具有五层协议的体系结构

        OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。

        TCP/IP 是四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层，但网络接口层并没有具体内容。

        因此采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。

        对等层次之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 PDU (Protocol Data Unit)。

        任何两个同样的层次把 PDU 通过水平方向直接传递给对方。这就是所谓的“对等层”通信。

        各层协议实际上就是在各个对等层之间传递数据时的各项规定。

1.5.4 实体、协议、服务和服务访问点

        实体 (entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。

        协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。

        在协议控制下，对等实体之间的通信能在本层向上层提供服务，而实现本层的协议会用到下层对本层提供的服务。

        同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)，其本质是一个逻辑接口，而层与层之间交换的数据的单元称为服务数据单元 SDU (Service Data Unit)，SDU 可以与 PDU 不一样，例如，可以是多个 SDU 合成为一个 PDU，也可以是一个 SDU 划分为几个 PDU。（以防你忘了PDU是什么。PDU，Protocol Data Unit，协议数据单元）

1.5.5 TCP/IP 的体系结构

结束

以上，第一章结束了。

感觉有点违背我的初心了，本来只是想挑点重点记录一下的，结果做了一半之后开始疯狂注水。

下次吧，下次可能会写得更好一点。下次。