Introduction
1. 模型
1.1 教学的5层模型
应用层：
传输层：TCP/UDP 运行在终端上的
网络层：路由器
数据链路层：交换机，网桥
物理层：集线器、中继器
| 协议 | 功能 | 设备 | 协议、服务类型 |
|---|---|---|---|
| 应用层 | （主机 OS 里） | ||
| 传输层 | 成“包”；进程之间 | （主机 OS 里） | TCP（有连接有确认）；UDP（无连接无确认） |
| 网络层 | 成数据报； IP 之间 | 路由器（分隔广播域） | IP （无连接无确认）；ICMP（无连接）…… |
| 数据链路层 | 成帧； MAC 之间 | 网桥、交换机（分隔冲突域） | IEEE 802.3 Ethernet （无连接无确认）；IEEE 802.11 （无连接有确认） |
| 物理层 | 传 Bitstream | 集线器 |
1.2 TCP/IP 模型
ARPNET 最终采用TCP和IP 为主要协议！
- Advanced Research Project Agency
- ARPNET 于 1969 年诞生，创新地采用了分组交换技术
- 1983 年 ARPANET 采用 TCP/IP
- 网络层：IP协议；无连接（直接传输数据）
- 传输层：无连接（UDP）+面向连接（TCP）
1.3 OSI
理论成功，市场失败；因为有些功能在多个层中多次出现。
1.4 协议与服务
协议是对等实体之间的，水平的。
- 语法（syntax）：数据的格式（怎么讲）
- 语义（semantics）：规定要完成的功能（怎么理解/讲了什么/讲的东西意味着什么功能）
- 时序（synchronization）：规定各种操作的顺序
服务是垂直的。
2. 分类
2.1 分布范围
广域网 WAN ：交换技术
局域网 LAN ：广播技术
2.2 交换技术
电路交换、报文交换、分组交换
2.3 传输技术
广播式网络：共享公共通信信道
点对点网络：存储转发 + 路由选择
3. 标准化工作及组织
3.1 RFC: Request For Comments
RFC 是所有 Internet 标准的形式；但不是所有的 RFC 都是 Internet 标准
RFC 成为 Internet 的流程：
- Internet草案
- 建议标准 Proposed Standard
- 草案标准（ IETF 、 IAB 审核）（已经取消）
- 成为因特网标准！
3.2 一些组织
国际标准化组织 ISO：提出 OSI 参考模型
国际电信联盟 ITU：指定通信规则？
国际电气电子工程师协会 IEEE：IEEE802？、5G
Internet 工程任务组 IETF：RFC XXXX
4. 性能指标
4.1 速率/比特率
主机在数字信道上传送数据的速率。
速率单位 xbps 的换算都是 1000 ！和存储容量的 1024 不同。
4.2 带宽
原来指的是某个信号具有的「频带宽度」，i.e. 最高、最低频率之差，Hz。
计网中指的是：网络中某通道传送数据的能力，即单位时间内网络中的某信道所能通过的「最高数据率」；同速率的单位。
4.3 包转发率
交换机或路由器等网络设备以包为单位的转发速率
线速转发：交换机端口在满负载的情况下，对帧进行转发时能够达到该端口线路的最高速度
4.4 时延
总时延 = 发送 + 传播 + 排队 + 处理
- 发送时延：数据长度 / 信道带宽（发送速率）；主机发送分组的第一个bit到最后一个bit发送完毕的时间
- 传播时延：信道长度 / 电磁波在信道上传播的速率
- 排队时延：在路由器缓存里等待
- 处理时延：路由器检错、找出口等操作的时间
4.5 时延带宽积
4.6 往返时延 RTT
发送方发送完最后一个bit，到发送方接收到对面ACK确认的第一个bit的时间？（hw）
RTT = 2 * 传播时延 + 末端处理时间
4.7 利用率
4.7.1 信道利用率
某信道有百分之几的时间是被利用的；分子是发送时延！
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值（？怎么加权
5. 数据交换方式
5.1 电路交换
e.g. 电话网络
- 建立连接（建立电路）
- 通信（独占资源）
- 释放连接（拆除电路）
优点：时延小；有序；无冲突；实时性强
缺点：建立连接时间长；信道利用率低；灵活性差（一个交换设备宕机就不行）；无差错控制
延迟计算：总时延 = 电路建立时间 + 报文长度 / 传输速率 + 传播时延
5.2 报文交换
存储转发，报文不切割，一发一整个。
优点：不用建立连接；动态分配线路；线路可靠性、利用率高；多目标服务（同时发给多个目的地址）
缺点：存储转发有时延；报文大小不定，需较大缓存空间
延迟计算：总时延 = 经过的段数 × ( 报文长度 / 传输速率 + 传播时延 )
5.3 分组交换
存储转发，将大数据块分割成小的数据块。
优点：每一块大小较小，提高了可靠性，易于存储管理
缺点：分组后需要传输额外的信息量；乱序到达时需排序重组
分组交换的延时小于报文交换
对于同样大小的原数据，忽略分组带来的额外开销，忽略传播时延：
报文交换的延时：
从主机发送到链路上： \(t_0 = {\text{Data Size} \over \text{bit rate}}\) 。
每次存储转发，转发时发送到链路上仍为： \(t_0\) 。
经过 \(N\) 个路由器，总延时： \((N+1)t_0\) 。
分组交换的延时：
从主机发送到链路上： \(t_0\) 。
只考虑最后一个分组，经过每个路由器的延时： \(t_0 \over \text{number of packets}\) 。
经过 \(N\) 个路由器，总延时： \(t_0 + N {t_0 \over \text{number of packets}}\) 。
5.3.1 数据报交换
Internet 采用；
无连接；
每个分组独立确定传输路径；
每个分组携带源地址（路由器从中可学习转发表）、目的地址（路由器选路转发）；
不保证分组的顺序。
5.3.2 虚电路
结合数据报方式和电路方式。
建立一条源主机到目的主机类似电路的逻辑路径。
- 每个分组携带「虚电路号」，而非目的地址。
- 同一流的数据走同一条路。
- 保序。
- 路由器维护虚电路的状态信息。