`Introduction`¶

注意！！！ 1 Byte = 8 bits
注意换算时的基数差异（存储通常基于1024，而网络速率基于1000）
- Kbps (Kilobit per second): 1 Kbps = 1000 bits/s
- Mbps (Megabit per second) = Mb/s (Megabit per second): 1 Mbps = 1000 Kbps = 1,000,000 bits/s
- Gbps (Gigabit per second): 1 Gbps = 1000 Mbps = 1,000,000,000 bits/s

bandwidth 带宽：信号具有的频带宽度，数字信道能传送的最高数据率

高速公路的车道有多宽

throughput 吞吐量：单位时间内成功地传送数据的数量

高速上现在的车流量

Internet 内涵 ¶

一个角度

互联网是通过互联设备连在一起的网络的网络

另一个角度

互联网是分布式的互联网进程 + 为分布式应用提供服务的基础设施

Internet 结构和 ISP ¶

ISP: internet service provider

全连接 scalibity 可扩展性差

ICP: internet content provider ;ex: 谷歌

数据中心机房离 isp 较近

internet 结构

tier1 + tier2 + regional isp + local isp

delay 时延

时延带宽积

信道利用率 - 某信道有多少被利用

排队论，信道利用率增大，时延就增大

延时 ¶

\(总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延\)

在这里要注意理解一下书上这个定义，是以 Node A 作为研究节点的，着重注意一下每种延时的定义和区别

节点处理延时 processing delay ¶

The time required to examine the packet’s header and determine where to direct the packet is part of the processing delay.

排队延时 queueing delay ¶

At the queue, the packet experiences a queuing delay as it waits to be transmitted onto the link.

流量强度 \(I = \frac{L\cdot a}{R}\)

L(bits) a 到达平均速率，R 链路带宽（bps）

流量强度为 1，延时无穷大

延时的原因：输出能力小于到达速率

用火车过桥来理解

传输延时 transmission delay ¶

This is the amount of time required to transmit all of the packet’s bits into the link.

\(T = \frac{L}{R}\),L 是分组长度，R 是链路带宽

\(传播时延 = \frac{信道长度}{信道传播速率}\)

传播延时 propagation delay ¶

Once a bit is pushed into the link, it needs to propagate to router B. The time required to propagate from the beginning of the link to router B is the propagation delay.

\(t = \frac{d}{s}\)

d链路长度 s媒体传播速度

AB 距离很远的话，传播延时不能忽略

上面例子只计算了 transmission delay 和 propagation delay

分组丢失原因 ¶

缓冲区有限

满队列后，分组会丢失

丢失可能重传也可能不重传

丢失以后，如果链路是可靠的会由上层重传

吞吐量 Throughtput ¶

源端和目标端传输速率（有效的 d

??? note definition If the file consists of F bits and the transfer takes T seconds for Host B to receive all F bits, then the average throughput of the file transfer is F/T bits/sec. the rate at which the sending process can deliver bits to the receiving process.

the throughput is \(min\{Rc, Rs\}\), that is, it is the transmission rate of the bottleneck link.
Applying the same analysis as for the two-link network, we find that the throughput for a file transfer from server to client is \(min\{R_1, R_2,\dots, R_N\}\)
Therefore, the constraining factor for throughput in today’s Internet is typically the access network.

如果共同链路速率很快，那么就是短板效应

\[ if \quad R>> R_s,R_c\\ then \quad throughput = min\{R_s,R_c\} \]

但如果公用链路限制速率的话，吞吐量就是共同链路的速率了

历史 ¶

网景

网络边缘 edge ¶

网络应用是网络存在的理由

分布式的应用

CS 模式 client-server（主从模式）可扩展性非线性下降
对等模式 peer-peer 请求和提供资源的端变多了、分布式的、迅雷

面向连接的交互方式：交互前分配资源

网络核心 core ¶

数据交换开关

电路交换 ¶

电话网

独享资源、不共享；可以保证性能

没有数据发送资源就会浪费

线路建立的时间长

可靠性不高

切分方法 ¶

频分 FDM frequency division multiplexing

时分 TDM time division multiplexing 时隙 slot

波分光纤通讯 WDM wave division multiplexing

每个 bit 到达接收端都需要有传播延时

分组交换 ¶

分成一个个单位 packet，传到相邻路由器 hop；

经过每一个节点，存储转发，使用链路全部带宽

资源是按需使用、共享性（支持用户多）

适合通信具有很强突发性

延时：排队时间、存储时间

排队：到达速度》输出速率

缓存用完了会抛弃分组，过度使用会造成网络拥塞

没有固定模式统计多路复用

流量强度为 1 的网络不可行，所以是 0-9

分类 ¶

数据报网络 datagram - 无连接

不需要握手，每次跳跃都携带目标完整地址，

虚电路网络

需要维护呼叫状态，信令

网络接入 access ¶

边缘接到核心上

带宽bps——bits per second

共享 / 专用

有线接入 ¶

modem¶

将数据调制在音频信号上、要解调

调幅度、频率、相位

带宽太窄

不需要重新铺基础设施

DSL：digital subscriber line¶

有线电视公司 ¶

双向改造，共享带宽

同轴电缆，带宽非对称

电力线可以调制上网 ¶

无线接入 ¶

WAN(Wide Area Network)

LAN(Local Area Network)

MAN(Metropolitan Area Network)

PAN(Personal Area Network)

物理媒体 ¶

导引型媒体 ¶

两根铜线螺旋绞在一块，抗干扰效果好；空间上保持平行且间距不变

光纤优点：光信号不会受到电磁的干扰

缺点：不能折，容易断

有型介质传的远

非导引型媒体 ¶

强度平方反比，迅速衰减

协议层次`network protocol` ¶

内容 ¶

计算机采取分层的方式，下层实现功能，每一层通过层间接口向上层服务

本层协议实现需要依靠下层服务，是为了给上层提供更好的服务

服务垂直层面 vertical ¶

底层实体向上层实体提供通信的能力

通过原语primitive 来操作

提供什么服务告诉要使用什么服务

协议水平层面 horizontal ¶

对等层的实体peer entity在通信过程中遵守的规则集合

报文格式语法、语义、次序、采取的动作

一些术语与英文对照

DU: data unit 数据单元
SAP服务访问点区分是哪个上层用户
IDU:interface data unit
SDU: service data unit上层传的数据
PDU: protocol data unit 协议数据单元 SDU + head
ICI: interface control information

模型 ¶

Internet¶

Transport Layer: Process to Process

Network Layer: Node to Node

Link Layer: adjacent Node

Physical Layer

封装与解封装

交换机决定到哪个端口两层的解封装

路由：全局找路三层的解封装

五层结构

物理层bit 就是 0101 物理信号或者光信号

链路层frame以帧为单位，相邻两点（查询网络层携带的端口信息）

网卡：帧的头部形成链路层的帧

网络层：端到端传输，源主机到目标主机，以分组为单位

packet有链接；datagram无连接

传输层segment，进程到进程区分，把网络层不可靠服务变成可靠的服务

应用层message报文

TCP/IP¶

应用层、运输层、网际层、网络接口层

OSI¶

应用层、表示层、会话层、运输层、数据链路层、物理层

Top-Down 的实例 ¶

以一个 web 页面请求的例子 : 学生在校园启动一台笔记本电脑：请求和接受 www.google.com

建立连接 ¶

笔记本需要一个 IP 地址，第一跳路由器的 IP 地址，DNS 的地址 : 采用 DHCP  DHCP 请求被封装在UDP中，封装在IP, 封装在802.3 以太网帧中  以太网的帧在LAN上广播(dest: FFFFFFFFFFFF), 被运行中的DHCP服务器接收到  以太网帧中解封装IP分组，解封装UDP，解封装DHCP

DHCP 服务器生成 DHCP；ACK 包括客户端 IP 地址，第一跳路由器 IP 地址和 DNS 名字服务器地址

在 DHCP 服务器封装 , 帧通过 LAN 转发 ( 交换机学习 ) 在客户端段解封装

客户端接收 DHCP ACK 应答

客户端有了 IP 地址，知道了 DNS 域名服务器的名字和 IP 地址、第一跳路由器的 IP 地址

ARP¶

在发送 HTTP request 请求之前 , 需要知道 www.google.com 的 IP 地址：DNS
DNS 查询被创建，封装在 UDP 段中，封装在 IP 数据报中，封装在以太网的帧中 . 将帧传递给路由器，但是需要知道路由器的接口：MAC 地址：ARP
ARP 查询广播，被路由器接收，路由器用 ARP 应答，给出其 IP 地址某个端口的 MAC 地址
客户端现在知道第一跳路由器 MAC 地址，所以可以发送 DNS 查询帧了

包含了 DNS 查询的 IP 数据报通过 LAN 交换机转发，从客户端到第一跳路由器

使用 DNS ¶

IP 数据报被转发，从校园到达 comcast 网络，路由（路由表被 RIP，OSPF，IS-IS 和 / 或 BGP 协议创建）到 DNS 服务器 - 被DNS服务器解封装 - DNS服务器回复给客户端：www.google.com的IP地址

TCP 连接 ¶

为了发送 HTTP 请求，客户端打开到达 web 服务器的 TCP socket

TCP SYN 段 (3 次握手的第 1 次握手 ) 域间路由到 web 服务器

web 服务器用 TCP SYNACK 应答 (3 次握手的第 2 次握手 )

TCP 连接建立了 !

HTTP 请求与响应 ¶

HTTP 请求发送到 TCPsocket 中

IP 数据报包含 HTTP 请求，最终路由到 www.google.com

web 服务器用 HTTP 应答回应 ( 包括请求的页面 )

IP 数据报包含 HTTP 应答最后被路由到客户端

浏览器接收响应并渲染页面： - 浏览器接收到服务器返回的HTTP响应后，会解析响应的头信息和内容。 - 如果内容是HTML文件，浏览器会解析HTML并根据其中的指令（如加载CSS文件、执行JavaScript脚本等）进行渲染。 - 浏览器会逐步构建DOM树和CSSOM树，并根据它们生成渲染树，最后将内容绘制到屏幕上。

加载资源： - 如果HTML文件中包含了其他资源（如图片、CSS、JavaScript等），浏览器会根据需要发送额外的HTTP请求来加载这些资源。 - 这些资源加载完成后，浏览器会继续渲染页面，更新显示内容。

Introduction¶

基本概念 ¶

指标 ¶