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计算机网络学习笔记(1)

余寿 2022-03-11 阅读 48

注:本笔记基于对J.F. Kurose的计算机网络课程整理而成,课程链接:

Jim Kurose Homepagehttps://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ppt.php

1.1 Internet and Protocol 互联网和协议

Internet----nuts and bolts view 互联网——底层视角

1. devices 使用互联网的设备

2. Packet switches 包/分组交换 将信息进行打包汇总用于交换(不确定)

3. Communication links 互联通道 例如基站、WIFI等用于提供传递信息的渠道

4. Networks 局部网络 各个局部网络进行互联后形成互联网

互联网的关系如图:

汽车,电脑等即设备,圆柱形包代表packet,通过WIFI,基站等实现link,各个network链接后形成internet

Q1

答案:A,D,E

此外,互联网还具有协议(Protocol)和标准(standard)的特性,这里先解释标准

Standard 互联网标准

互联网需要有标准才能被广泛认可并使用,例如一个新的互联网标准被采用之前,应当先向相关机构发送意见征求稿(RFC)征求认可才能投入使用

Internet----Services view 互联网——服务视角

服务视角包含两点

1. applications 将应用提供给用户,我们认为的互联网能够看视频,玩游戏,发邮件...就是这种视角

2. interfaces 服务视角同样包括提供一个程序的界面给用户

Q2

答案:C,D

 Protocol--协议

1. 引入--human protocols

日常生活里向他人询问并得到反馈其实就蕴含着一种协议,问别人:“现在几点?”别人会回答时间,上课的时候学生举手老师就知道学生要问问题,这就是一种协议。

2. Internet protocols

和人类交流类似,其实网络协议就是网络设备进行交流的一种规则

Q3

答案:C,D,E 

1.2 Network Edge 网络边缘

网络边缘释义:

和上一章了解的内容类似,网络边缘指的其实就是给用户提供服务的设备,有时候也被叫做主机(host)。在数据流中心的服务设备也是网络边缘的一种

本章主要涉及两点内容:网络接入类型和物理网络连线媒介

Access networks 网络接入

1. cable-based access 有线网络

所有用户通过一条总线接入互联网,总线本身通过FDM技术处理每个用户的需求

有线网络采用HFC(hybrid fiber coax),一种结合光纤和同轴电缆的宽带网络实现,这种技术具有不对称性,下行段能够达到40 Mbps – 1.2 Gbps,而上行段仅能达到30-100 Mbps

链接示意图

 2. digital subscriber line (DSL) 数字用户线路

通过铜线或者本地电话网提供数字连接的一种技术,数据和声音被分别传输,下行速率可达24-52 Mbps ,上行速率可达3.5-16 Mbps  

示意图如下,最重要的特点是设备和电话链接

3. home networks 家用网络 

顾名思义,就是我们日常使用的网络,分为WIFI和移动数据两种

Wireless local area networks (WLAN)

一般建设在建筑中或者在建筑周围,传输速率以802.11b/g/n (WiFi)为例,可达11, 54, 450 Mbps。

Wide-area cellular access networks 无线广域网

就是我们常用的移动网络,3G,4G等都是。传输举例在10’s km,速度在10’s Mbps。

4. enterprise networks 企业网络

企业网络通常比较复杂,是有线和无线、交换器和路由器同时存在的混合网络,常见于公司和大学。

主要有两种网络类型:以太网和WIFI。前者有线连接,速度可达100Mbps, 1Gbps, 10Gbps,后者无线连接,速度可达11, 54, 450 Mbps

5. data center networks 数据中心网络

带宽极高,将数百到数千个服务器和网络进行连接(10s to 100s Gbps)

Host 主机

互联网环境中应用主机传递数据包。主机提取应用消息,将其分解成小块(称为包,packet)将包的长度记作L(bits).将主机传递消息的速率记作R,则延迟计算公式如下: 

physical media 物理媒介 

名词释义:
bit -- 传输数据

physical link -- 数据传输的物理通道

guided media -- 在物理光缆、数据线中传输的信息

unguided media -- 自由传递的数据,例如广播

1. guided media

1. Twisted pair (TP) 雙絞線

每条细线中都含有两条相互缠绕的铜线

 2. 同轴电缆 Coaxial cable

双向有线,用于局域网搭建

 

3. 光纤 Fiber optic cable

几乎没有错误率,速度快,造假贵 (10’s-100’s Gbps)

 2. unguided media

效率高 安全性差 只能单向传播 没有铺设成本(不需要导线)

主要有WIFI,广播,卫星通讯等

1.3 Network Core 互联网核心(非最终,部分概念没太懂)

1. packet switching 

前文中已经略有提及,主机将消息封装成包进行传输,这里将具体的传输过程进行解释

Forwarding and routing

 如上图所示,当数据流进入包时,包通过数据头部相关信息判断其目的地,这就是forwarding的过程。routing则是确定其目的地路线的过程

存储转发 store-and-forward

规则:数据流必须全部存储到包里面以后再转发到接收者设备中

queueing 延迟

就像前面所学的,数据传输是具有延迟的。因此,在多个数据等待传输时就会发生排队现象

loss 丢包

如果排队的包满了,多的包就不会传输,成为丢包

2. circuit switching

这是另一种数据的传递方法,如下图所示:

在需要传输数据时,会把全部的通道打开并分配给要沟通的设备

二者比较(练习题)

 

如题所示,并不是所有用户都会一直用网,所以packet switching 传输功能更好(咋算的)

然而,packet存在丢包,延迟等现象,传输质量不如circuit好

Internet Service Providers 网络服务提供

网络就是通过不同的ISP连接在一起的,目前的网络连接形式:

是一种层层相连的过程,地区互联网通过regional ISP链接,在连接到更大的ISP里面,最终各个ISP之间再通过节点链接

但是有服务商有极大的用户量时

 服务商就会自建ISP直接和用户,ISP相连

 

 

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