网络概述

internet构成

• 组成角度
  • 计算设备（主机/端系统）
  • 通讯设备：电缆、无线电频谱
    • 传输速率用bit/s计量
  • 路由器&交换机
• API: 与因特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口
• 协议：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, 以及报文发送和接受一条报文或其他事情所采取的动作.
• 网络的网络：多层ISP（网络服务商）
  • 低层isp是高层isp客户，高层isp间互联

如何连接到internet

• 组成
  • 网络边缘edge：端系统、服务器
  • 网络接入access networks：物理媒介，有线无线连接，将端系统连接到边缘路由器的网络（光缆、无线路由器，链接终端的“最后一公里”）
  • 网络核心network core：交换机、路由器
• 家庭接入
  • 电话线dsl
  • 电缆
  • 光纤ftth
  • 卫星
• 公司接入
  • 以太网
  • wifi
• 广域无线接入
  • 广域网
  • wifi
  • 4g，5g，lte
• 物理媒介：
  • 光缆，双绞铜线（网线），同轴电缆
  • 无线传输wifi，卫星

如何通过internet传输数据

• 共享连接代替点对点专有连接，节约资源
• 电路交换（网络核心）：
  • 类似早起电话交换，点对点传输，线路专用
  • 优点：资源预留，速度质量有保证
  • 缺点：线路复杂，延迟，不能充分利用线路资源
• 分组（包）交换
  • 非独立处理，将数据划分为小块
  • 问题：拥塞问题，包可能需要在交换机排队暂时存储在输出队列，等待传输，超出容量可能发生丢包
  • 优点：充分利用互联网资源

• 虚电路交换

  • 
  • 分配路径，保留资源

• 统计复用：

  • 所有用户不会同时使用网络，因此可以许诺给每个用户大于线路承载总合的带宽

• 

  互联网层次和模型

  层次

  • 物理层：通过连接传输bits
    • 规定物理信号传输方式及接口规格
• 数据链路层：bits->帧
  • 检查bits，将bits转化为有用的数据
  • 在单线上传输信息，控制局域网
• 网络层：实现多线连接（ip）
  • 让多个链路通信，自动选路
  • 拥塞控制
• 传输层：在接通的机器间进行端到端应用的连接（tcp，udp）
• 应用层：支持网络应用（ftp，http）
  • 融合session和presentation
• osi7层，tcp5层

实现过程

• 每一层对数据前加上包头，接收时再逐层解析
• 传输过程中对数据进行分割

优缺点

• 优点：
  • 降低复杂度
  • 提高灵活度
• 缺点：
  • 过高负载（很短的信息也需要添加一系列的包头）
  • 层次划分过严，高层可能需要一些低层次信息

互联网性能评估

延迟

• 概念：一个数据从发出到收到需要多少时间

• 时延=传输时延transmission+传播时延propagation+排队时延queuing+处理时延processing

  • 传输：把包推进链路需要多长时间
    • 包大小/链路宽度（transmission rate）
  • 传播：在线路上传输需要的时间，由线路的物理媒介决定
    • 线路长度/传输速度
  • 例
    • 按照最后一个bit传输完成计算
    • 大包先拆分再传输
  • 排队：
    • 
    • 因素：
      • 到达速率
      • 到达分布（集中/分散）
      • 传出速率
    • 评价：均值/方差
      • 平均排队数目L=平均到达速率A*平均等待时间W
  • 处理：芯片处理能力决定

丢包

• 在传输过程中总共丢失了几个包
• 计算：乘法，每一段传输成功概率相乘

吞吐量

• 计算
  • 传输速率R（吞吐量）（bits/sec）（由最细/慢的部分决定）
  • 文件大小F
  • 传输时间=F/R+传播延时