1.2因特網(wǎng)概述

1.網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)

2.因特網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段

因特網(wǎng)服務(wù)供者ISP

基于ISP的三層結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)

3.因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作

4.因特網(wǎng)的組成

1.3三種交換方式：電路交換、分組交換、報(bào)文交換

1.電路交換

# 電路交換機(jī)接通電話線的方式成為電路交換；

# 從通信資源分配角度來看，交換就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源；

# 電路交換的三個(gè)步驟：

①建立連接（分配通信資源）

②通話（一直占用通信資源）

③釋放連接（歸還通信資源）

2.分組交換

通常把表示該消息的整塊數(shù)據(jù)稱為一個(gè)報(bào)文，先把較長(zhǎng)的報(bào)文分成一個(gè)個(gè)更小更長(zhǎng)的等長(zhǎng)數(shù)據(jù)段，在每個(gè)數(shù)據(jù)段前加上一些由必要的控制信息組成的首部后，就構(gòu)成了一個(gè)分組，簡(jiǎn)稱為“包”，首部也可稱為“包頭”。

首部起著關(guān)鍵作用，首部中包含分組目的地址，分組交換機(jī)接收到一個(gè)分組后，先將分組暫時(shí)存儲(chǔ)下來，再檢查其首部，按照首部中的目的地址進(jìn)行查表轉(zhuǎn)發(fā)，找到合適的轉(zhuǎn)發(fā)接口，通過該接口將分組轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)分組交換機(jī)。

本例中主機(jī)H2收到這些分組后，去掉他們的首部，將各數(shù)據(jù)段組合還原出原始報(bào)文。

3.電路交換、報(bào)文交換、分組交換的對(duì)比

①電路交換

優(yōu)點(diǎn):（1）通信時(shí)延小

（2）有序傳輸

（3）沒有沖突

（4）適用范圍廣

（5）實(shí)時(shí)性強(qiáng)

（6）控制簡(jiǎn)單

缺點(diǎn):（1）建立連接時(shí)間長(zhǎng)

（2）線路獨(dú)占，使用效率低

（3）靈活性差

（4）難以規(guī)格化

②報(bào)文交換

優(yōu)點(diǎn):（1）無需建立連接

（2）動(dòng)態(tài)分配線路

（3）提高線路可靠性

（4）提高線路利用率

（5）提供多目標(biāo)服務(wù)

缺點(diǎn):（1）引起了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延

（2）需要較大存儲(chǔ)緩存空間

（3）需要傳輸額外的信息量

③分組交換

優(yōu)點(diǎn):（1）無需建立連接

（2）線路利用率高

（3）簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)管理

（4）加速傳輸

（5）減少出錯(cuò)概率和重發(fā)數(shù)據(jù)量

缺點(diǎn):（1）引起了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延

（2）需要傳輸額外的信息量

（3）對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，存在失序、丟失或重復(fù)分組的問題；對(duì)于虛電路服務(wù)，存在呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個(gè)過程

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

#計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確定義并未統(tǒng)一

#計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最簡(jiǎn)單的定義：一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合

①互連：是指計(jì)算機(jī)之間通過有現(xiàn)貨無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；

②自治：指獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，他有自己的硬件和軟件，可以單獨(dú)運(yùn)行使用；

③集合：是指至少需要兩臺(tái)計(jì)算機(jī)；

#計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)較好的定義是：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要是由一些通用的、可編程的硬件互連而成的，而這些硬件并非專門用來實(shí)現(xiàn)某一特定目的（例如，傳送數(shù)據(jù)，或視頻信號(hào)）。這些可編程的硬件能夠來傳送多種不同類型的數(shù)據(jù)，并能支持廣泛的日益增長(zhǎng)的應(yīng)用。

①計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所連接的硬件，并不限于一般計(jì)算機(jī)，而是包括智能手機(jī)等智能硬件。

②計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并非專門用來傳送數(shù)據(jù)，而是能夠支持很多種應(yīng)用（包括今后可能出現(xiàn)的各種應(yīng)用）。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按交換技術(shù)分類

按使用者分類

按傳輸介質(zhì)分類

按覆蓋范圍分類

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

#性能指標(biāo)可以從不同的方面來度量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能

#常用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)有以下8個(gè)

①速率

②帶寬

③吞吐量

#吞吐量表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。

#吞吐量北京場(chǎng)用于現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)兩能夠通過網(wǎng)絡(luò)。

#吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或額定速率的限制。

④時(shí)延

發(fā)送時(shí)延：源主機(jī)將分組發(fā)往傳輸線路需要花費(fèi)的時(shí)間。

傳播時(shí)延：代表分組的電信號(hào)在鏈路上傳輸花費(fèi)的時(shí)間。

處理時(shí)延：路由器收到分組后，對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)花費(fèi)的時(shí)間。

處理時(shí)延一般不方便計(jì)算

#總時(shí)延中傳播關(guān)于誰主導(dǎo)應(yīng)具體問題具體分析

⑤時(shí)延帶寬積

時(shí)延帶寬積 = 傳播時(shí)延 X 帶寬

#若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，則在所發(fā)送的第一個(gè)比特即將到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，發(fā)送端就已經(jīng)發(fā)送了時(shí)延帶寬積比特；

#鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度

⑥往返時(shí)間

重要的性能指標(biāo)，簡(jiǎn)稱RTT

⑦利用率

信道利用率：用來表示某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。

網(wǎng)絡(luò)利用率：全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均。

#信道利用率并非越高越好；

#如果令D0表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，那么在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式來表示D、D0和利用率U之間的關(guān)系：

#也不能使信道利用率太低，這會(huì)使寶貴的通信資源被白白浪費(fèi)。

⑧丟包率

#即分組丟失率，指在一定時(shí)間范圍內(nèi)，傳輸過程中丟失的分組數(shù)量與總分組數(shù)量的比率。

#具體可分為接口丟包率、節(jié)點(diǎn)丟包率、路徑丟包率、網(wǎng)絡(luò)丟包率等。

#分組丟失主要兩種情況：

分組在傳輸過程中出現(xiàn)誤碼，被節(jié)點(diǎn)丟棄；

分組到達(dá)一臺(tái)隊(duì)列已滿的分組就交換及時(shí)被丟棄；在通信量較大時(shí)可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

#因此丟包率反映了網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況：

無擁塞時(shí)路徑丟包率為0

輕度擁塞時(shí)路徑丟包率為1%~4%

嚴(yán)重?fù)砣麜r(shí)路徑丟包率為5%~15%

1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系

1.常見的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

#OSI體系結(jié)構(gòu)

法律上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

#TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

#原理體系結(jié)構(gòu)

適于教學(xué)

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系分層的必要性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，“分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題易于研究和處理

3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層思想舉例

應(yīng)用層將HTTP報(bào)文交給交給運(yùn)輸層，運(yùn)輸層為HTTP報(bào)文添加TCP首部，使其成為TCP報(bào)文段，該首部為了區(qū)分應(yīng)用進(jìn)程以及可靠傳輸；

運(yùn)輸層將TCP報(bào)文段交付給網(wǎng)絡(luò)層處理，網(wǎng)絡(luò)層給TCP報(bào)文段添加IP首部使其成為IP數(shù)據(jù)段，該首部主要為了使IP數(shù)據(jù)報(bào)可以在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸，也就是被路由器轉(zhuǎn)發(fā)；

網(wǎng)絡(luò)層將IP數(shù)據(jù)報(bào)交給數(shù)據(jù)鏈路層處理，數(shù)據(jù)鏈路層給IP數(shù)據(jù)報(bào)添加一個(gè)首部和一個(gè)尾部，使之成為幀，該首部的作用主要是為了讓幀能夠在一段鏈路上或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，被相應(yīng)目的主機(jī)接收。尾部的作用目的是為了讓目的主機(jī)檢查所接收到的幀是否有誤碼；

數(shù)據(jù)鏈路層將幀交付給物理層，物理層將幀看做比特流，物理層會(huì)給該比特流添加前導(dǎo)碼。作用為了讓目的主機(jī)做好接收幀的準(zhǔn)備。

4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的專用術(shù)語

#實(shí)體：任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。

#對(duì)等實(shí)體：收發(fā)雙方相同層次中的實(shí)體。

#協(xié)議：控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行邏輯通信的規(guī)則集合。

#協(xié)議三要素：

①語法：定義所交換信息的格式

②語義：定義收發(fā)雙方所要完成的操作

③同步：定義收發(fā)雙方的時(shí)序關(guān)系

#服務(wù)：在協(xié)議控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的邏輯通信使得本層能夠向上層提供一層服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)。

協(xié)議是“水平的”，服務(wù)是“垂直的”，實(shí)體看得見相鄰下層所提供的服務(wù)，但并不知道實(shí)現(xiàn)該服務(wù)的具體協(xié)議，也就是說下面的協(xié)議對(duì)上面的實(shí)體是“透明”的。

#服務(wù)訪問點(diǎn)：在同意系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體交換信息的邏輯接口，用于區(qū)分不同服務(wù)類型。

如：數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)訪問點(diǎn)為幀的“類型”字段。

網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)訪問點(diǎn)為IP數(shù)據(jù)報(bào)首部中的“協(xié)議字段”。

運(yùn)輸層的服務(wù)訪問點(diǎn)為“端口號(hào)”。

#服務(wù)原語：上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令稱為服務(wù)原語。

#協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU：對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)包稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

#服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU：同一系統(tǒng)內(nèi)，層與層之間交換的數(shù)據(jù)包稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元。

多個(gè)SDU可以合成為一個(gè)PDU；一個(gè)SDU也可以劃分為幾個(gè)PDU。