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第一章 计算机网络和因特网
前言
写这部分随笔是因为在上这个课，上课加上读了《计算机网络 自顶向下方法》之后的有所理解，又因为原书特别繁冗，感觉在复习的时候会压力很大，先记录下来以备后用。
1.1 什么是因特网
具体构成：主机（host）或端系统（end system）通过通信链路（communication link）与分组交换机（packet switch）链接到一起，从而组成因特网。其中电脑、手机等均属于主机或端系统。而分组交换机中经常用到的有路由器（router）和链路层交换机（link-layer switch）。端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）接入了因特网，每个ISP是由多个分组交换机和多段通信链路组成的网络。
服务描述：根据基础设施向分布式应用程序提供的服务。简单来说，就是端系统向分布式应用程序提供应用程序编程接口（Application Programming Inetrface），而分组交换机则促进不同端系统之间的交互。
协议：定义两个或者多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及报文（message）传输和接收等事件方面所采取的动作。
1.2 网络边缘
客户机和服务器程序：客户机程序（client program）是运行在一个端系统上的程序，它发送请求，并从运行在另一个端系统上的服务器程序（server program）接受服务。
接入网：接入网（access network）即将端系统连接到其边缘路由器（edge router）的物理链路。下面是接入网的数据表格：
| 使用设备 | 接入方式 | |
| 住宅接入（residential acces） | 调制解调器（modem） | 数字用户想（DSL），混合光纤同轴电缆（HFC） |
| 公司接入（company access） | 边缘路由器 | 局域网（LAN） |
| 无线接入（wireless acess） | 基站或无线接入点 | 无线局域网（wireless LAN），广域无线接入网（wide-area wireless access network） |
物理媒体：物理媒体（physical medium）划分为导引型媒体（guided media）和非导引型媒体（unguided media）。对于导引型媒体，电波沿着固体媒体被引导。对于非导引型媒体，电波在空气或外层空间中传播。下面是物理媒体的数据表格：
| 常用地点 | 速率 | 传输距离 | 常用标准 | |
| 双绞铜线 | 建筑物内局域网 | 10Mbps~1Gbps | 短 | 非屏蔽双绞线（UTP） |
| 同轴电缆 | 电缆电视系统 | 1Mbps或更高 | 中 | |
| 光缆 | 长途网络系统 | 51.8Mbps~39.8Gbps | 长 | OC-n（速率为 n * 51.8 Mbps） |
| 陆地无线电信道 | 局域无线网（wifi等）和广域无线网（手机网络等） | 中 | ||
| 卫星无线电信道 | Gbps的速率 | 长 |
1.3 网络核心
电路交换和分组交换：电路交换（circuit switching）和分组交换（packet switching）是网络链路和交换机移动数据的两种基本方法。其中电路交换多用于电话，当两台主机要通信时，会创建一条专用的端到端连接（end-to-end connection），链路中的电路要么通过频分多路复用（FDM）实现，要么通过时分多路复用（TDM）实现。而分组交换则是重点，多在计算机网络中应用。主机中各种应用程序在完成任务时要交换报文，有时候报文会很长，这时候源主机将长报文划分为较小的数据块，叫分组（packet），而这些分组就通过通信链路和分组交换机发送到目标主机。而分组交换机多使用存储转发传输（store-and-forward transmission），顾名思义就是先存着，等待前面的分组发送完了再发送，而对于这些存着的分组叫做输出缓存（output buffer）或输出队列（output queue），当然一个分组交换机的缓存是有限的，当这个缓存满了的时候，后续到达的分组就会丢失，这叫做分组丢失或丢包（packet lost）。术语说完了下面是两种传输方法的比较，这里假设每个用户都以100Kbps速率产生数据，链路的速率都是1Mbps，下面是对比表格：
| 电路交换 | 分组交换 | |
| 支持用户数 | 10个 | 同时10个及以下都没有延时，10个以上有延时，但是可以支持 |
| 资源浪费 | 只有用户活跃时他对应的频段（FDM链路）或者帧（TDM链路）才会使用，若只有1个用户活跃，其他9个频段或帧就会空闲，有资源浪费 | 无论几个用户，都可以在分组交换机中排队，直到队列达到上限才会丢包 |
| 延时问题 | 只有交换机自身的延时 | 当用户过多的时候会额外加上等待延时 |
ISP和因特网主干：因特网是分层的，每一层的ISP使用它的上层的服务，并为它的下层服务，当然顶层和底层例外。顶层即第一次，也叫因特网主干（Internet backbone）网络，包括AT&T、NTT、Sprint等。而第二层多是区域性或国家性的。当两个ISP彼此直接连接时，它们被称为对等（peer）的。
1.4 分组交换网络中的时延和吞吐量
这一部分较为繁琐，为了以后能够很快的想起计算方法，还是使用表格吧，首先是数据假设，只经过一台交换机，该交换机在排队的分组数量W，要开始传输的分组数量Q，分组长度L bit，链路速率R bps，链路长度d m，该链路的物理媒体的传播速度s m/s，然后是表格：
| 标号 | 说明 | 计算方法 | |
| 处理时延（nodal proccessing delay） | dproc | 即检查首部、决定分组导向和查错等的时间 | |
| 排队时延（queuing delay） | dqueue | 即等待先期到达分组、正在排队分组发送出去的时间 | W*dtrans |
| 传输时延（transmission delay） | dtrans | 即分组从交换机进入链路或从链路进入交换机的时间 | L/R |
| 传播时延（propagation delay） | dprop | 即分组从链路的一端到另外一端的时间 | d/s |
由于传输和传播时延比较难理解，给出课本中java小程序的链接：http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/transmission/delay.html
吞吐量：简单来说就是终端之间数据的传输速率，假设终端之间有n段链路传输速率分别是R1~Rn，则吞吐量为min{R1, R2 ... Rn}。
1.5 协议层次和各层信息
协议分层：采用自顶向下方法（top-down approach）进行分层，各层的所有协议被称为协议栈（protocol stack）。下面给出各层的信息：
| 说明 | 包含协议 | 负责信息 | 信息首部 | |
| 应用层 | 分布在端系统上，用于端系统应用程序的信息分组交换 | HTTP、SMTP、FTP、DNS等 | 报文（message） | |
| 运输层 | 用于应用程序端点之间传送应用层报文的服务 | TCP、UDP等 | 报文段（segment） | Ht |
| 网络层 | 用于传输运输层的报文段，除了分组外会在首部加上目的地等信息 | IP等 | 数据报（datagram） | HnHt |
| 链路层 | 用于传输网络层的数据报 | PPP等 | 帧（frame） | HlHnHt |
| 物理层 | 用于传输链路层的帧 |
七层ISO OSI参考模型：只比基本的协议结构多了两层，其中表示层提供数据压缩、数据加密等服务，会话层则提供数据交互定界和同步等功能。这两层对于开发者来说是可以选择的。下面给出表格：
| 应用层 |
| 表示层 |
| 会话层 |
| 运输层 |
| 网络层 |
| 链路层 |
| 物理层 |
总结
第一章就大概完成了，如果有错误或者缺漏后面会继续完善。
第一章 计算机网络和因特网