1.1 互联网概述
网络由若干结点和连接这些结点的链路构成。
多个网络之间可以通过路由器互连起来，构成了一个覆盖范围更大的网络，即互连网（internet），其是“网络的网络”。
internet （互连网）和 Internet（互联网、因特网） 的区分：
internet 是一个通用名词，泛指多个计算机网络互连而成的计算机网络。
Internet 是一个专用名词，指的是当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定互连网，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是ARPANET。
- 互联网发展的三个阶段：
- 从单个网络ARPANET向互联网发展
- 逐步建成三级结构的互联网
- 逐渐形成了多层次ISP结构的互联网【ISP：Internet Service Provider，互联网服务提供者】
- 标准化工作
互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。
互联网协会(Internet Society)ISOC是一个国际性组织，对互联网进行全面管理以及在世界范围内促进其发展和使用。
ISOC的一个技术组织——互联网体系结构委员会IAB负责管理互联网有关协议的开发。
IAB下设两个部门：
互联网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化；
互联网研究部IRTF，负责研究一些需要长期考虑的问题，包括互联网的一些协议、应用、体系结构等。
制定互联网标准的三个阶段：
- 互联网草案（Internet Draft）
- 建议标准（Proposed Standard）
- 互联网标准（Internet Standard）
1.2 互联网的组成
按工作方式划分互联网为边缘部分 和核心部分。
边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。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。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机，这些主机也叫端系统。
在网络边缘端系统之间的通信可划分为两大类：客户-服务器方式（C/S方式）和对等方式（P2P方式）。
在网络核心部分起到特殊作用的是路由器（router），它是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
在介绍分组交换之前，让我们先来了解电路交换。
交换时必须经过 “建立连接（分配通信资源）→ 通话（一直占用通信资源）→释放连接（归还通信资源）” 三个步骤的交换方式称为电路交换。
电路交换的一个重要特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。
Q：用电路交换来传送计算机数据是否可行？
A：不可行。计算机数据常常是突发式地出现在传输线路上的，使用电路交换传送数据时，其线路的传输效率往往很低。
通常我们把要发送的整块数据称为一个报文（message）。
把较长的报文划分为一个个等长数据段，再在其前面加上首部（header），构成分组。（分组也称为包，相应的，首部称为包头）
分组中的“首部”是非常重要的，其包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，使得每一个分组能在互联网中独立地选择传输路径，并被正确交付到终点。
三种交换方式对比：
电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
报文交换——整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
分组交换——单个分组（报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发的下一个结点。
若要连续传送大量数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。
报文交换和分组交换不需要事先分配传输带宽j，在传送突发数据时可以提高整个网络的利用率，而分组交换比报文交换时延小，有更好的灵活性。
1.3 计算机网络的定义和分类
计算机网络的较好定义：
计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
计算机网络的简单定义：
一些互连、自治的计算机集合。
计算机网络的分类（细节不做展开）
1.4 计算机网络的性能指标
速率：数据的传送速率，也称为数据率或比特率，单位是bit/s、b/s、bps。
需要引起注意的是M、G、T等字母，在数据量和数据率之前可能是不同含义，下举例说明。
eg：有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率是100Mbps，则网卡发送完该数据块需要多长时间？
1M B=2^20 B 而 1M bps=10^6 bps ，故求得结果约为8.388s。
即数据量前有【K-2^10 M-2^20 G-2^30 T-2^40】，数据率前有【k-10^3 M-10^6 G-10^9 T-10^12】。可估算，视具体情况而定，不要生搬硬套。
带宽：在单位时间内网络中的某信道所能通过的“最高数据率”，用来表示网络中某通道传送数据的能力。
吞吐量：在单位时间内通过某个网络的实际数据量，受网络的带宽或网络的额定速率限制。
时延：
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
1）发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间
发送时延=数据帧长度(bit) / 发送速率(bit/s)
2）传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间
传播时延=信道长度(m) / 电磁波在信道上的传播速率(m/s)
3）处理时延是主机或路由器在处理分组时产生的时间
4）排队时延是分组进入路由器排队等待的时间
时延带宽积：
时延带宽积 = 传播时延 X 带宽
若发送端连续发送数据，则在第一个比特即将抵达终点时，发送端就已经发送了时延带宽积个比特。
这些比特都正在链路上向前移动，因此，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：数据在A与B之间往返一趟的时间。
有效数据率=数据长度 /（发送时间+RTT）（忽略B发送确认信息的时间）
信道利用率与网络利用率
信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用过的（有数据通过）。
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均值。
信道利用率并非越高越好
1.5 计算机网络体系结构
- 物理层——解决使用何种信号来传输比特流的问题
- 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
- 网络层——解决分组在多个网络上传输的问题
- 运输层——解决进程之间基于网络的通信问题
- 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
下面介绍实体、协议、服务的术语
实体：任何可发送或接受消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集合。
协议三要素：语法、语义、同步
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，还需要使用下一层所提供的服务。
协议是“水平” 的，服务是“垂直” 的。
下面的协议对上面的实体是“透明” 的，即不可见的。
协议数据单元PDU：对等层次之间传送的数据包。
服务数据单元SDU：同一系统内，层与层之间交换的数据包。