[网络协议]高级计算机网络笔记（一）

主题

• 多媒体网络
• 拥塞控制
• QUIC
• 无线与移动网络
• 网络安全
• 网络管理
• SDN
• P2P

协议设计和问题解决的技术方法

• 信令
• 状态管理
• 随机化
• 简接访问

网络体系架构

• 现有体系的来源思路演变
• 现有体系不足
• 未来网络主流架构

计算机网络复习

何为计算机网络

组成结构角度

• 点
  • 端系统，应用
  • 交换设备
• 边
  • 链路
• 协议
  • 对等实体通信过程中遵循规则集合
  • 语法
  • 语义
  • 时序
    

服务角度

• 为应用提供通信服务的通信架构
  • 有连接🔗可靠
  • 无连接🚫🔗不可靠
• 使用通信服务相互配合工作的分布式应用
  

网络边缘

网络结构=网络边缘+网络核心+接入网络与通信链路

网络边缘=应用，主机
网络核心=路由器等交换设备+链路

网络边缘即运行应用的端系统

交互模式

• C/S
  资源在服务器，客户端主动，方便管理??但不方便拓展?
• P2P
  资源在客户端，方便拓展??但不方便管理?

网络核心

组成

网络交换设备

• 路由器
• 链路

功能

数据交换

• 全局路由
• 局部转发

数据交换方式

• 线路交换??
  • FDM / TDM / WDM / CDM

  频分 / 时分 / 波分 / 码分 多路复用

  • 线路建立时间长?，不可靠?，不适合突发通信?
• 分组交换??
  • VC虚拟电路 / Datagram数据报
  • 存储转发，统计复用
  • 延迟较大?，丢包?

网络接入

将端系统连接到边缘路由器的链路或网络

住宅接入

点对点

• ADSL
• HFC
• FTTH
  • GPON
  • EPON
• Home Networks

机构接入

LAN

• 以太网
• WLAN

物理媒介

物理链路

• 导向型介质

有线——光纤，电缆

• 非导向型介质

无线——开放空间电磁波，光

常用介质

• TP双绞线
• 同轴电缆
• 光纤
• 电磁波

ISP互联网服务提供商

• T1-ISP
• T2-ISP（广域网）
• 局域网

ISP互连

• POP
• 对等连接
• IXP

运作

• 部署DC（区域控制）
• 内容提供商在多处与ISP互连
• 内容提供商部署专用网络将DC相连
  • DC相互靠专网访问
  • 用户访问最近DC

分组网络延迟

延迟原因

• 处理
• 队列
• 传输
• 传播

流量强度

$La/R$
排队延迟依赖流量强度公式

分组网络丢失

原因

• 缓冲区溢出
• 校验

吞吐量

• 瞬时
• 平均
• 瓶颈链路决定主机间吞吐量
  • 每段链路获得大致带宽$1/N$
  • 瓶颈链路——所有链路段中获得带宽最小

协议层次服务模型

分层原因

易于设计，调试，实现复杂的网络

分层

将复杂网络功能划分成功能明确的层次
下层为上层提供服务，上层调用下层接口，同层之间遵守协议
从而使上层实现更复杂功能

概念

• 实体

实现协议的软 / 硬件模块

• 服务
  • 服务访问原语
  • 服务访问点
• 面向连接 / 无连接
• 协议
  • 协议数据单元PDU
    • 帧
    • 段
    • 分组 / 包 / datagram

分层

• 应用
  按应用协议交换报文，实现应用
• 传输
  进程到进程的报文段
• 网络
  主机到主机分组传输
• 链路
  点到点帧传输
• 物理
  比特序列和物理信号转换

封装 / 解封

• 源主机大封装
• 中间交换节点小封装 / 解封
• 目标主机大解封

历史

• ARPANET
• Internet
• TCP / IP
• ITU，RFC