具体构成描述

• 互联于互联网的计算设备被称为主机host或端系统end system
• 端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起
• 链路的传输速率以比特/秒(bits/s,bps)度量
• 当一台端系统要向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节，称为分组packet
• 当今互联网中最流行的交换机有路由器router和分组交换机link-layer-switch
• 一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机被称为通过该网络的路径route/path
• 端系统通过因特网服务提供商ISP接入因特网
• 端系统，分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列协议protocol,这些协议控制因特网中信息的接收和发送
• 因特网的主要协议统称为TCP/IP

服务描述

• 从应用程序提供服务的基础设施的角度描述因特网，这些应用程序涉及多个相互交换的端系统，故他们被称为分布式应用系统
• 运行在一个端系统上的应用通过套接字接口socket interface向运行在另一个端系统上的软件发送数据

网络协议

在因特网中，涉及两个或多个远程通信实体的所有活动都受到协议的制约

协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接收一条报文或其他事件所采取的动作

网络边缘

主机有时被进一步分为两类：客户端client和服务器server

接入网

接入网是将端系统物理连接到其边缘路由器的网络，边缘路由器是端系统到任何其他远程系统的路径上的第一台路由器

• 家庭接入： DSL 电缆 FTTH 拨号 卫星
• 企业和家庭：以太网和WiFi
• 广域无线接入：5G和LTE

物理媒体

对于每个发射器-接收器对通过跨越一种物理媒体传播电磁波或光脉冲来发送

• 双绞铜线
• 同轴缆线
• 光纤
• 陆地无线电信道
• 卫星无线电信道

网络核心

即由互联因特网系统的分组交换机和链路构成的网状网络

分组交换

• 在各种网络应用中，端系统彼此交换报文
• 为了从源端系统项目的端系统发送一个报文，源将长报文划分为较小的数据块，称之为分组packet
• 在源和目的地之间，每个分组都通过通信链路和分组交换机传送
• 交换机主要有两类 路由器和链路层交换机

存储转发传输

• 多数分组交换机在链路的输入端使用存储转发传输
• 存储转发传输是指在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接受到整个分组
• 仅当路由器接收到了这个分组的所有比特后，它才能向链路传输

排队时延和分组丢失

• 对于每条相连的链路，该分组交换机有一个输出缓存，也称为输出队列，它用于存储路由器准备发往那条链路的分组
• 除了存储转发时延以外，分组还要承受输出缓存的排队时延
• 因为缓存空间的大小是有限的，一个到达的分组可能法线该缓存已经被其他等待传输的分组完全充满了，在此情况下，将出现分组丢失（丢包），到达的分组或已经排队的分组之一将被丢弃

转发表和路由选择协议

• 每台路由器具有一个转发表,用于将目的地址映射成为输出链路。
• 因特网有一些特殊的路由选择协议

电路交换

• 通过网络链路和交换机移动数据有两种基本方法：电路交换和分组交换
• 在电路交换网络中，在端系统间通信会话期间，预留了沿路径通信所需要的资源
• 传统的电话网络就是电路交换网络的例子
• 当两台主机要通信时，该网络在两台主机之间创建一条专用的端到端链接

电路交换网络中的复用

• 链路中的电路是通过频分复用(FDM)或时分复用(TDM)来实现的
• 对于FDM，链路的频谱由跨越链路创建的所有链接共享，特别是在连接期间为每条连接专用一个频段。在电话网络中，这个频段通常为4kHz,该频段的宽度成为带宽
• 对于TDM，时间被划分为固定期间的帧，并且每个帧又被划分为固定数量的间隙

网络的网络

• 网络结构1 用单一的全球传输ISP互联所有接入ISP
• 网络结构2 由数十万接入ISP和多个全球传输ISP组成
• 网络结构3 多层等级的ISP结构
• 网络结构4 由接入ISP，区域ISP，第一层ISP，PoP，多宿，对等和IXP组成
• 网络结构5 在4的顶部增加内容提供商(google)构建而成
• 5为现代网络体系

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

计算机网络必定要限制在端系统之间的吞吐量（每秒能够传输的数据量），在端系统之间引入时延，而且实际上也会丢失分组

时延概述

节点处理时延、排队时延、传输时延、传播时延。这些时延加起来就是节点总时延。

• 处理时延 检查分组首部和决定将分组导向何处所需要的时间是处理时延的一部分
• 排队时延 在队列时，当分组在链路上等待传输时，它经受排队时延
• 传输时延 传输时延是L/R 这是将所有比特推向链路（传输）所需要的时间
• 传播时延 一旦一个比特被推向链路，该比特需要向路由器B传播，从该链路的起点到路由器B传播所需要的时间是传播时延，等于两台路由器的距离除以传播速率 即 d/s

排队时延

• 节点时延最有趣的部分是排队时延 d queue
• 与其他三项时延不同的是，排队时延对不同的分组可能是不同的
• 比特到达队列的平均速率是La bps，R是传输速率，La/R为流量强度
• 流量工程的金科玉律 流量强度不能大于1
• 通常，到达队列是随机的。即到达不遵循任何模式，分组之间间隔是随机的

丢包

• 由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃这个分组，及该分组将会丢失
• 分组丢失的比例往往随着流量强度增加而增加
• 一个节点的性能常常不仅根据时延来度量，而且根据丢包的概率来度量

端到端吞吐量

• 在任何时间瞬间的瞬时吞吐量是主机B接收到改文件的速率
• 如果该文件由F比特组成，主机B接收到所有F比特用去T秒，则文件传送的平均吞吐量是 F/T bps
• 瓶颈链路

协议层次及其模型

分层的体系结构

协议分层

为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件

• 某层向它的上一层提供服务，即所谓一层的服务模型
• 一个协议层能够用软件，硬件的结合形式来实现
• 协议分层有概念化和结构化的优点
• 将这些结合起来，各层的所有协议被称为协议栈
• 因特网的协议栈由五个层次组成：物理层，链路层，网络层，运输层和应用层

应用层

• 应用层是网络应用程序及它们的应用层协议存留的地方
• 一个端系统的应用程序使用协议与另一个端系统中的应用程序交换信息分组，这种信息分组 被称为报文

传输层

• 在因特网中，有两种运输协议，即TCP与UDP，利用其中的任意一个都能运输应用层报文
• 我们把运输层的分组称为报文段

网络层

• 因特网中的网络层负责将称为数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机
• 网络层协议有著名的网际协议IP
• 尽管网络层包括了网际协议和一些路由选择协议，但通常把它简单的称为IP层

链路层

• 为了将分组从一个节点（主机或路由器）移动到路径上的下一个节点，网络层必须依靠该链路层的服务
• 由链路层提供的服务取决于应用于该链路的特定链路层协议
• 网络层将受到来自每个不同的链路层协议的不同服务
• 链路层分组称为帧

物理层

• 物理层的任务是将该帧中的一个个比特从一个节点移动到下一个节点
• 在这层中的协议仍然是链路相关的，并且进一步与该链路（如双绞铜线，单模光纤）的实际传输媒体相关

封装

在发送主机端一个应用层报文被传输给运输层，应用层报文和运输层首部信息构成了运输层报文段，这样逐层递归的每一个分组具有两种类型的字段：首部字段和有效载荷字段，称为封装

网络攻击

• 弱点攻击
• 宽带泛洪
• 连接泛洪