什么是因特网

具体构成描述

一个全世界范围内的计算机网络，但是近些年很多智能终端接入，单纯说是计算机构成的网络不太准确了，所有的接入设备称为主机或端系统

  • 端系统通过通信链路和分组交换机（packet switch）连接到一起；
  • 通信时发送方端系统将数据分段并在每段加上首部子节形成信息包，这个过程叫做分组，接收方还原数据
  • 分组交换机收到分组信息，并投递到接收方，常见两个类型的分组交换机-路由器和链路层交换机，路由器常用语网络核心中，链路层交换机通常用于接入网中

英特尔网络服务供应商（ISP）

端系统通过ISP联入因特网，也就是像中国的联通电信之类的，低层的ISP通过高层ISP（国际）进行连接，每个ISP都是独立管理的

协议Protocol

  • TCP：传输控制协议
  • IP：网际协议，定义了分组在路由器和终端系统之间的传输格式

服务描述

套接字接口 socket：端系统与端系统之间的通讯通过套接字接口完成，socket定义了一系列的接口规范来保证数据能交付给目的地，好比寄信的时候要写邮编地址之类的来保证信能被送达

什么是协议

  • 人类活动类比：先要打招呼吸引到注意力，然后进行对话，一对一；广播的方式与所有人对线，一对多
  • 网络中不同的协议用于完成不同到通信任务

网络边缘

把因特网相连接的计算机和其他设备称为端系统，也叫主机，又被分为客户端和服务器；

接入网

家庭接入

DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星

企业（和家庭）接入

以太网和WIFI

广域网无线接入

3G和LTE

物理媒体

比特从源到目的地传输需要的物理媒体，分为两种：导引型媒体（固体）和非导引型媒体（空气或外层空间）

双绞铜线

最便宜最常用的导引型传输媒体，以前的电话网，现在家里用的网线都是这个东西；它对比特的传输速率是低于光纤的，但是成本更低，且现代的双绞线技术也能达到短距离内的高速率传输

同轴电缆

与双绞线类似

光纤

是一种细而柔软能够引导光脉冲的媒体，能够支持极高的比特速率数十甚至数百Gbps，且远距离传输信号衰减极低，就是成本高，所以基本是用于长途导引，局域网还是用上面说到的媒体

陆地无线电通道

不需要物理设备，短距离的如蓝牙、中距离的WiFi、长距离的手机移动网络

卫星无线电通道

近地轨道上与地面保持相对静止的卫星形成的通信网，目前还未用于接入因特网

网络核心

由互联因特网端系统的分组交换机和链路构成的网状网络

分组交换

端系统之间交换的信息被叫做报文（message），这里面包含了协议和数据，报文在传输的时候会被划分为较小的块，叫做分组，源和目的地之间通过通信链路和分组交换机（路由器和链路层交换机）进行传输

我们要先定义一下，一个L比特的分组，在传输速率为R比特每秒的链路上传输时间为L/R

存储转发传输

多数的分组交换机使用这种传输方式，即交换机要先收到整个分组，然后才会开始将这个分组推往下一个节点

结合上面说的分组传输耗时，来看一下 源–交换机–目的地，这个过程中一个分组从源到交换机需要L/R秒，交换机到目的地又需要L/R秒，共计2L/R秒，即n条链路所需时间为nL/R，当然一个报文可能有p个分组

排队时延和分组丢失

  • 排队时延：上面说到了，分组交换机需要将整个分组拿到后才会向后传输，也就是它会有一个缓存来放数据，如果交换机向后传输的链路正被别的分组传输占用，那么后来的分组就只能进行等待，也就是说除了传输延时还有排队时延

  • 分组丢失：如果交换机的缓存被用尽，那么新到达的分组或者之前的分组之一将被丢弃

转发表和路由选择协议

  • 转发表：源向目标发送分组数据的时候，携带了目标的IP，通过在路由器中跳转到目标，路由器中存储着目标地址的信息，形成一个映射表
  • 路由选择协议：上面说到的分组在路由间跳转，路由需要会选择下一个路由节点，就是路由选择协议

电路交换

在链路中创建一个连接，独占资源，这样的好处是稳定，坏处是资源利用率低

网络的网络

较大的ISP相互连接，下面又有二层的ISP，底层还有好几层的ISP，最后是用户向地方ISP付费来接入因特网

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

时延概述

时延的类型

  • 处理时延：检查分组首部以及决定将分组导向何处所需时间
  • 排队时延
  • 传输时延
  • 传播时延：源到目的地单纯链路传播需要的时间，排除路由去计算

协议层次及其服务模型

分层的体系结构

  • 应用层：应用程序的网络协议，比如http、smtp、FTP、DNS；应用层的信息分组称为报文
  • 运输层：用于传输应用层报文，两种协议：TCP和UDP；运输层的分组称为报文段
  • 网络层：IP层，运输层通过IP将信息运输到目的地；分组叫做数据报
  • 链路层：数据报在路由器节点上的跳转；分组称为帧
  • 物理层：将帧中的比特从一个节点移动到下一个节点，由于不同的物理媒介，这一层有对应的不同协议（双绞铜线、光纤等）

封装

网络的五层模型，一层层的进行数据封装来添加自己需要的控制信息

nethahah

面对攻击的网络

植入病毒攻击

病毒软件

拒绝服务攻击

DoS攻击使得网络、主机活其他基础设施部分不能由何方用户使用

  • 弱点攻击：向易受攻击的应用程序或操作系统发送特定的报文，导致其停止运行或崩溃
  • 宽带洪泛：发送大量分组，使得接入链路变得拥塞，正常的分组无法到达服务器
  • 链接洪泛：创建大量的半开或者全开TCP

嗅探分组

拷贝到通信分组来窃取信息，通过加密来应对

身份伪装

IP哄骗，通过端点鉴别来应对

计算机网络和因特网历史

  • 分组交换 1961-1972
  • 专用网络和网络互联 1972-1980
  • 网络激增：1980-1990
  • 因特网爆炸：1990之后