第一章 概述
1. 因特网概述
网络：由若干结点和连接这些结点的链路组成。
互联网（internet）：多个网络通过路由器互连起来构成的范围更大的网络。
因特网（Internet）：世界上最大的互连网络。
因特网的组成
边缘部分：由所有连接在因特网的上主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。
核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘提供服务的。
2.电路交换 、分组交换和报文交换
电路交换
电话交换机接通电话线的方式称为电路交换
交换步骤： ①建立连接（分配通信资源） ②通话（一直占用通信资源） ③释放连接（归还通信资源）
分组交换
发送方：构造分组和发送分组
路由器：缓存分组和转发分组
接收方：接收分组和还原报文
| 优点 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 电路交换 | 通信延时小；有序传输；没有冲突；适用范围广；实时性很强；控制简单 | 建立连接时间长；线路独占，使用效率低；灵活性差；难以规格化 |
| 报文交换 | 无需建立连接；动态分配线路；提高线路可靠性；提高线路利用率；提供多目标服务 | 引起了转发时延；需要较大存储缓存空间；需要传输额外的信息量 |
| 分组交换 | 无需建立连接；线路利用率高；简化了存储管理；加速传输；减少出错概率和重发数据量 | 引发了转发时延；需要传输额外的信息量；对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题，对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程 |
3. 计算机网络的定义和分类
计算机网络：一些互相连接的、自治的计算机的集合
按交换技术分类：电路交换网络；报文交换网络；分组交换网络
按使用者分类：公用网；专用网 按传输介质分类：有线网络；无线网络
按覆盖范围分类：广域网WAN；城域网MAN；局域网LAN；个域网PAN
按拓扑结构分类：总线型网络；星型网络；环型网络；网状型网络
4. 计算机网络的性能指标
- 速率：连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率，也称为比特率或数据率。
常用数据单位：
bit/s(b/s,bps)
kb/s = 10^3 bps
Mb/s = 10^6 bps
Gb/s = 10^9 bps
Tb/s = 10^12 bps
- 带宽：网络的通信线路所能传送数据的能力，单位与速率相同
- 吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量
吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制 - 时延：发送时延、传播时延、处理时延
- 时延带宽积：传播时延*带宽
若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特
链路的时延带宽积又称为 以比特为单位的链路长度
- 往返时间RTT：双向交互一次所需的时间
- 利用率
信道利用率：某信道有百分之几的时间有数据通过
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均
根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加，因此信道利用率并非越高越好
- 丢包率：在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率
分组丢失主要有两种情况：
分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃；
分组在到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时可能造成网络拥塞。
5. 计算机网络体系结构
- 常见的计算机网络体系结构
- 计算机网络体系结构分层的必要性
1 物理层：解决使用何种信号来传输比特的问题
2 数据链路层：解决分组在一个网络（或一段链路）上传输的问题
3 网络层：解决分组在多个网络上传输（路由）的问题
4 运输层：解决进程之间基于网络的通信问题
5 应用层：解决通过应用进程的交互来实现特定网络应用的问题
- 计算机网络体系结构中的专业术语
实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
对等实体：收发双方相同层次中的实体
协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合
协议三要素
语法：定义所交换信息的格式
语义：定义收发双方所要完成的操作
同步：定义收发双方的时序关系
服务：在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务，要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务，协议是“水平的”，服务是“垂直”的。实体看得见下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议，也就是说，下面的协议对上面的实体是“透明”的。
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。
数据链路层的服务访问点：帧的“类型”字段
网络层的服务访问点：IP数据报首部中的“协议”字段
运输层的服务访问点：“端口号”
服务原语：上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令
协议数据单元PDU：对等层次之间的传送的数据包
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包
多个SDU可以合成为一个PDU；一个SDU也可以划分为几个PDU
6. 习题
- 在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是
A.数据链路层 B.传输层 C.会话层 D.应用层
答案： B
传输层使用端口号为应用进程之间提供端到端的逻辑通信，而网络层仅仅为主机之间提供逻辑通信。
- 下列选项中，不属于网络体系结构所描述的内容是
A.网络的层次 B.每一层使用的协议 C.协议的内部实现细节 D.每一层必须完成的功能
答案：C
计算机网络的体系结构就是计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。这些功能的实现细节（例如采用何种硬件或软件），则是遵守这种体系结构的具体实现问题，并不属于体系结构本身所描述的内容。
- TCP/IP参考模型的网络层提供的是
A. 无连接不可靠的数据报服务 B.无连接可靠的数据报服务
C.有连接不可靠的虚电路服务 D.有连接可靠的虚电路服务
答案：A
- 在TCP/IP体系结构中，直接为ICMP提供服务的协议是
A.PPP B.IP C.UDP D.TCP
答案：B
- 在OSI参考模型中，下列功能需要由应用层的相邻层实现的是
A.对话管理 B.数据格式转换 C.路由选择 D.可靠数据传输
答案：B
OSI参考模型应用层的相邻层是表示层。表示层的任务是实现与数据表示相关的功能，主要包括数据字符集的转换、数据格式化、文本压缩、数据加密以及解密等工作。
A.会话层 C.网络层 D.运输层（对于无线链路，还属于数据链路层的功能）
- 通过POP3协议接收邮件时，使用传输层服务类型是
A.无连接不可靠的数据传输服务 B.无连接可靠的数据传输服务
C.有连接不可靠的数据传输服务 D.有连接可靠的数据传输服务
答案：D
POP3属于应用层协议，由TCP提供服务
- 假设：分组等长，各链路长度相同、带宽也相同。忽略路由器的处理时延
若n个分组，m段链路，则总时延是多少？
总时延：n个分组的发送时延 + 1个分组的发送时延*（m-1) + 1段链路的传播时延*m
- 试在下列条件下比较电路交换和分组交换：
要传送的报文共x(bit)。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d(s),带宽b(bit/s)。在电路交换时，电路的建立时间为s(s)。在分组交换时，报文可被划分为若干个长度为p(bit)的数据段，添加首部后即可构成分组，假设分组首部的长度以及分组在各结点的排队等待时间忽略不计。问在怎样的条件下，电路交换的时延比分组交换的要大？
- 主机甲通过1个路由器（存储转发方式）与主机乙互联，两端链路的数据传输速率均为10Mbps，主机甲分别采用报文交换和分组大小为10Kb的分组交换向主机乙发送1个大小为8Mb(1M=10^6)的报文。若忽略链路传播时延、分组头开销和分组拆装时间，则两种交换方式完成该报文传输所需要的总时间分别为
答案：1600ms、801ms
报文交换总时间=报文的发送时延 * 2= 8Mb* 2 / 10Mb/s = 1.6s
分组交换总时间=报文的发送时延+1个分组的发送时延=0.8s+10Kb / 10Mbps =0.801s
