Randomstar 2020.09-2021.01

  • 成绩组成
    • 平时成绩 50%
      • 平时小作业
      • 8个lab
      • 课堂表现和quiz
    • 期末考试 50%

Chapter1. Introduction

1.1 网络模型

  • OSI 七层模型：三个重要概念：服务，接口和协议

    • 物理层：在一条通信信道上传输比特
      • 要确定用什么电子信号表示0和1，一个比特持续多久，传输是否可以双向，连接如何建立等等
    • 数据链路层：发送方将输入数据拆分成若干数据帧(frame)，然后按照一定的顺序来发送这些数据帧
      • 接收方必须确认收到的每一帧，保证数据的顺序和完整性，然后发回确认帧
      • 为了防止发送方淹没慢速的接收方，需要对流量进行调节
      • 介质访问控制子层则是控制对共享信道的访问，没有拥塞控制的功能
    • 网络层：控制子网的运行，将数据包从源端发送到接收方，需要处理拥塞
      • 允许异构的网络相互连接成互联网络
    • 传输层：接受会话层的数据，将数据分割成小单元，然后传到网络层
      • 传输层是真正的端到端的层，始终将源数据从源端带到接收方
      • OSI模型中1-3层是链式连接的，而4-7层是端到端的
    • 会话层：负责管理主机间的会话进程，利用传输层提供的端到端的服务，向表示层提供增值服务，主要表现为表示层实体或者用户进程建立连接并在连接上传输数据
      • 这一过程也称为建立同步
    • 表示层：关注传递信息的语法和语义，主要是实现数据的格式转换和压缩
    • 应用层：包含了各种各样的协议，提供了用户和网络的接口
      • 软件开发基本都是应用层的工作
    image-20200922231442750
    • 几种常见设备所处的OSI七层模型的层级：
      • 路由器：网络层
      • 交换机：数据链路层
      • 集线器：物理层

  • TCP/IP

    • 原本是Linux/Unix下的一个网络通信栈，比较OSI七层模型简单
    • 没有表示层和会话层，物理层和数据链路层Host-to-network
    • 因为开放，所以用的人多，所以成为了互联网的标准
    • 混合模型 hybrid model——本课程讨论的模型
      • 物理层
      • 数据链接层
      • 网络层：可能分为内层和外层
      • 传输层
      • 应用层

1.2 协议架构

  • 几个关键词：
    • Protocol 协议
    • Layer 层
    • Peers 对等——不同的host之间存在对等的协议层
    • Interface 接口——传输的过程中上层协议会调用下层协议的接口
    • Protocol Stack 协议栈
  • 数据传输的过程：
    • 在source machine中，数据自顶向下传输，每一层会给上一层传输的数据包添加一个header，如果传输的数据包过大则会把数据包进行拆分，但是header不会进行拆分
    • 在destination machine中，则一步步去掉底层的header，并将小的数据包合并

1.3 服务 Service

  • 服务类型

    • 面向连接的服务 connection-oriented
      • Reliable message stream 可信信息流，比如page的序列
      • Reliable byte stream 可信字节流，比如远程登录，TCP/IP协议向应用层发送的是字节流
      • Unreliable connection 不可信连接，比如数字化语音
    • 不需要连接的服务 connection-less
      • Unreliable datagram 不可信数据报，比如垃圾邮件
      • Acknowledged datagram 共识数据包，比如注册邮件
      • Request-reply 请求回复，比如数据库查询
    • QoS 服务的质量

  • 服务原语 Service Primitives

    • 面向连接服务的5个服务原语
    Primitive Meaning
    LISTEN 等待一个还没来的连接
    CONNECT 和一个等待的对等层进行连接
    RECEIVE 等待一个还没来的message
    SEND 向对等层发送一个message
    DISCONNECT 结束一个连接
    • Request--Indication--Response--Confirm

1.4 C/S模式

  • Client-Server Model 客户端主动连接，服务端被动连接
    • 客户端之间不能直接通信，客户端的通信也需要经过服务器
    • 新技术：服务器分配端口，让两个客户端直接通信，不需要所有数据经过服务器
    • 当客户端升级的时候需要更新整个客户端，手机APP就是C/S模式
  • Browser-Server Model 从C/S体系发展而来
    • 通过浏览器来实现用户和服务端的交互，只需要升级浏览器
  • Peer-to-peer Model(P2P模式)——对等网络
    • 每个客户端同时又是服务端，没有固定的客户端和服务端
  • wireless network 无线网络
    • 注意和移动计算mobile computing的区别，移动计算可以是有线的，可以是无线的
    • wifi就是一种无线网络

1.5 网络传输

  • 三种传输方式：
    • Broadcast links 广播式传输
      • 传输模型类似于总线，总分式结构
      • 以太网的原理都是基于广播的
    • Point-to-point limks 点对点传输
      • 传输模型是一张复杂的网——网络拓扑结构
      • 一次只发给一台计算机
    • multicasting 多点广播
      • 传输模型是一个环，一次发给一组计算机
      • 不是天然存在的，需要通过软件系统来实现多点广播机制
  • 网络的类型：按照规模来划分
    • 个人区域网 Personal area network(PAN)
    • 局域网 Local area network(LAN)
    • 层域网Metropolitan area network(MAN)
      • 技术的可替代性比较强，局域网大一点就可以作为层域网，广域网小一点就可以作为层域网
    • 广域网Wide area network(WAN)
      • 特点是会有很多router和subnet
    • 最大的网络就是因特网 The Internet

1.6 性能指标

这一部分来自XXR版计网，作为基础知识了解一下

  • 数据率和比特率：表示数据传送的速率，单位是bit/s，也写作bps
  • 带宽 bandwidth
    • 带宽本来是指某个信号具有的频带宽度，也就是某个信号所处频率区间的长度，这种意义上的带宽单位是HZ
    • 但是在计算机网络中也可以指某个信道的最大传输速率，此时的单位也是bit/s
    • 事实上两种说法一种是频域称谓，另一种是时域称谓
  • 吞吐量：表示单位时间内某个网络每秒的实际数据量，并不是实际数据总量