• 因特网

　　「硬件和软件组件；基础设施向分布式应用程序提供的服务；」

• • 构成

{

　　因特网 ->世界范围的计算机网络 computer network；

　　主机 host / 端系统 end system -> 连网设备 client/serves/data center；

　　通信链路 communication link / 分组交换 packet switch -> 连接端系统；

　　传输速率 transmission rate ：bps；

　　分组packet -> 信息包；

　　路由器 router / 链路层交换机 link-layer switch -> 分组交换机；

　　因特网提供商 ISP，Internet Service Provider （AT&T、Sprint、NTT）；

　　协议 protocol（TCP，Transmission Control Protocol；IP，Internet Protocol）；

　　因特网标准 Internet standard / 因特网工程任务组 IETE，Internet Engineering Task Force / 请求评论 RFC，Request For Comment；

}

• • 服务

{

　　分布式应用程序 distributed application -> 涉及多个要交换数据的端系统；

　　套接字接口 socket interface -> 特定目的程序交付数据方式；

}

• • 协议protocol -> 多个实体交换报文的顺序/格式/动作

• 网络边缘
  • 接入网 -> 边缘路由edge router网络
    • 数字用户线 DSL，Digital Subscriber Line（本地电话基础设施）

　「

　　DSL调制解调器（双绞铜线；数字信号-模拟信号）- 分配器（数据信号/电话信号）->DSLAM数字用户线接入复用器（模拟信号-数字信号；本地中心局CO；电话信号/数据->因特网）；

　　下行信道：50kHz～1MHz频段；

　　中速信道：4kHz～50kHz；

　　普通双向电话信道：0～4kHz；

　　DSL标准（不对称接入）：12Mbps下行 / 1.8Mbps上行；55Mbps下行 / 15Mbps上行；

　　距离：16km左右；

　　」

• • • 电缆 cable Internet access / 混合光纤同轴HFC，Hybrid Fiber Coax（有线电视基础设施）

　「

　　以太网端口 - 电缆调制解调器cable modem -> 电缆调制解调器端接系统CMTS，Cable Modem Termination System（类DSLAM）；

　　DOCSIS 2.0标准（合同数据率/媒体损耗）：42.8Mbps下行 / 30.7Mbps上行；

　　共享广播媒体，下行共享：降低速率；上行共享：分布式多路访问协议，协调传输/避免碰撞；

　　 」

• • • 光纤到户 FTTH，Fiber To The Home（CO->光纤路径->家庭）

　「

　　光纤分布体结构：主动光纤网络 AON，Active Optical Network（交换因特网） / 被动光纤网络 PON，Passive Optical Network；

　　PON：无线路由器 -> 光纤网络端接器 ONT，Optical Network Termination -> 光纤分配器（复制） ->（CO）光纤线路端接器 OLT，Optical Line Termination（光信号-电信号）-> 因特网；

　　下行20Mbps；

　　」

• • • 拨号1Mbps/卫星56kbps

• • 局域网：以太网/WiFi

{

　　端系统->局域网 LAN->边缘路由器；

　　双绞铜线->以太网交换机->机构路由器->机构ISP；100Mbps～1Gbps / 1Gbps～10Gbps；

　　无线LAN接入（WiFi）/AP（基站）->路由器->电缆调制解调器——>电缆头端->因特网；

}

• • 广域网：3G/LTE

{　　蜂窝网；LTE，Long-Term Evolution 10Mbps以上；}

• • 物理媒体 physical medium

{

　　导引型媒体guided media：光缆，双绞铜线，同轴电缆；

　　非导引型媒体unguided media：无线LAN，数字卫星频道；

　　双绞铜线：绞合以减少电气干扰，捆扎即电缆；无屏蔽双绞线UTP，Unshielded Twisted Pair，高速LAN联网，10Mbps～10Gbps，粗细，距离；

　　同轴电缆：同心不并行，导引型共享媒体shared medium，peer端系统间无阻；

　　光纤：导引光脉冲媒体，数百Gbps，因特网主干，光载波Optical Carrier标准 OC-n：链路速率为n*51.8Mbps；

　　陆地无线电信道：电磁频谱信号，路径损耗/遮挡衰落/多径衰落/干扰，局域LAN/广域蜂窝；

　　卫星无线电信道：地面站（微波发射器/接收器），转发器再生信号；同步卫星geostationary satellite，36000km，280ms时延，百Mbps/近地轨道LEO，Low-Earth Orbiting卫星，多卫星覆盖；

 }

• 网络核心

　　「分组交换机+链路」

• • 分组交换packet switching

{

　　分组交换机packet switch：路由器router/链路层交换机link-layer switch；

　　存储转发传输store-and-forward transmission；

　　输出缓存/队列output buffer/queue；

　　排队时延queuing delay；

　　分组丢失/丢包packet loss；

　　转发表forwarding table：目的地址映射成输出链路/路由选择协议routing protocol：自动设置转发表；

　　www.traceroute.org

}

• • 电路交换circuit switching

{

　　预留路径，恒定速率，端到端连接end-to-end connection；

　　频分复用FDM，Frequency-Division Multiplexing：链路频谱共享，带宽band-width，电话网络4kHz/无线电台88MHz～108MHz；

　　时分复用TDM，Time-Division Multiplexing：时间->帧->时隙->bit，1时隙/帧传输连接的数据，传输速率=帧/s*bit（bps），静默期silent period；

}

　　　Ps： 对比略

• • 网络的网络

{

　　ISP：客户customer/提供商provider；

　　存在点PoP，Point of Presence：多台路由器群组；

　　多宿multi-home：多ISP连接；

　　对等peer：ISP不向peer付费；

　　因特网交换点 IXP，Internet Exchange Point：ISP对等交汇点；

　　内容提供商网络content provider network：Google 数据中心；

　　接入ISP->区域regional ISP->第一层tier-1 ISP/内容提供商网络；

}

• 延时、丢包、吞吐量
  • 时延

{

　　处理时延nodal processing delay：检查分组首部，决定分组导向；微秒以下；吞吐量；

　　排队时延queuing delay：链路上等待传输；毫秒微秒量级；丢包；

　　传输时延transmission delay：分组推向链路；（L，分组长度bit；R，传输速率bps）L/R；毫秒微秒量级；信道大小；

　　传播时延propagation delay：链路起点到终点；2e8～3e8m/s；广域网毫秒量级；卫星链路；

　　节点总时延total nodal delay：d_nodal = d_proc + d_queue + d_trans + d_prop；

}

• • 排队时延和丢包

{

　　到达速率、传输速率、流量性质；

　　a pkt/s，分组到达队列平均速率；L bit，分组长度；R bps，传输速率；

　　流量强度traffic intensity：La/R 比率 ；La/R>1，排队时延∞；La/R<=1必须；   

 

　　丢包：分组丢失；

　　节点性能=时延+丢包率；

}

• • 端到端时延

{

　　N-1台路由器：d_end_end = N ( d_proc + d_trans + d_prop )；

　　Traceroute 略；

　　媒体分组化时延：IP语音 VoIP；

}

• • 吞吐量

　　　　「传输速率+干扰流量」

{

　　瞬时吞吐量instantaneous throughput：接收文件速率

　　平均吞吐量average throughput：F/T bps，网络电话24kbps，视频256kbps；

　　瓶颈链路bottleneck link：min{Rs，Ri，Rc}；

}

 

• 层次
  • 分层的体系结构

　　　　「概念化/结构化/模块化」

{

　　协议栈protocol stack：因特网/OSI模型

　　应用层：HTTP/SMTP/FTP/DNS；报文message；

　　运输层：TCP/UDP；报文段segment；

　　网络层：IP；数据报datagram；

　　链路层：以太网/WiFi/DOCSIS；帧frame；

　　物理层：双绞铜线/同轴电缆/光纤；比特流bit；

　　Ps：表示层：压缩/加密/数据描述；会话层：检查点/恢复方案；

}

• • 封装encapsulation

{

　　首部字段+有效载荷字段payload field；划分；重构；

　　应用层报文application-layer message->运输层报文段transport-layer segment->网络层数据报network-layer datagram->链路层帧link-layer frame；

}

 

• 攻击

　　「“一群相互信任的用户连接到一个透明的网络上”，然而在相互信任的用户之间的通信是一种例外而不是规则。」

{

　　僵尸网络botnet/自我复制self-replicating/病毒virus：交互感染/蠕虫worm：自发副本

　　拒绝服务攻击DoS，Denial-of-Service attack：弱点攻击，顺序分组/带宽洪泛，大量分组/连接洪泛，伪造连接半全开TCP；分布式DoS DDoS，Distributed DoS，DoS+botnet；

　　分组嗅探器packet sniffer：被动接收机得到分组副本；

　　IP哄骗 IP spoofing：生成任意源、内容、目的地址的分组，修改转发表。

}

 

 

灵魂拷问：我到底是什么小垃圾 ？