基础知识

什么是网络

网络是由节点和边组成的，节点代表各种物质，边代表就是关系，比如人与人之间的朋友关系，神经元之间的神经元关系。
网络包括端系统和把它们连接起来的通信链路和分组交换机组成。

网络边缘

与因特网相连的计算机和其他设备位于因特网的边缘，故而被称为网络边缘，又称端系统(End system)。
接入网：把端系统连接到边缘路由器的网络。
接入方式：
接入方式 | 详情 :---: | :---:
数字用户线DSL | 把数字信号转为模拟信号用电话线的高频段传输，服务来自电话公司 电缆 | 用电缆接入因特网，服务来自有线电视公司 光纤到户FTTH | 直接从本地中心局到每户或比较少数量的用户设置一根光纤，速度最快 局域接入 | 以太网、WIFI 广域无线接入 | 直接从本地中心局到每户或比较少数量的用户设置一根光纤，速度最快

网络核心

网络核心 ：是端系统的分组交换机和链路构成的网状网络

🔔 网络核心中的分组交换

分组：源端向目的端发送的报文会被划分为较小的数据块，这个数据块就称为分组。它以链路的最大速率通过链路。
分组交换机在链路的输入端使用存储-转发传输，交换机在开始向输出传输该分组时必须完全接收。
如果该链路正在传输其他分组，那么该分组必须在输出缓存等待，这叫排队时延，一个到达的分组可能发现输出缓存已经满了的情况，此时将出现分组丢包的情况。

🔔 网络核心中的电路交换

在这个发送者可以发送信息之前，电话网络要先在发送者和接受者之间建立一条连接。这是条真正的连接，在发送者和接受者之间的交换机都是维持着的。当网络把这个电路建立好之后，在这个网络中的链路的传输速率也是维持好的。所以发送者可以以稳定的速率传输数据给接收者
三个步骤：
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）

频分复用FDM 链路的频谱由跨越链路创建的所有连接共享。在连接期间链路为每条连结专用一个频率。在电话网络中，这个频宽通常是4kHz，该频段的宽度称为带宽
时分复用TDM 对于TDM，时间被划分为固定的帧，每个帧又被划分为固定数量的时隙

🔔 网络核心中的报文交换

一个应用发送信息的整体就是一个报文。在数据交换过程中，要以整个信息作为一个整体，一次性转发到下一个邻接路由器上，路由器再把整个报文接收到，再决定这个报文怎么转发，从哪个接口转发出去，直至目的主机。

🔔 例题

试在下列条件下比较电路交换和分组交换。要传送的报文共x（bit）。从源点到终点共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为b(b/s)。在电路交换时电路的建立时间为s(s)。在分组交换时分组长度为p(bit)，且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？（提示：画一下草图观察k段链路共有几个结点。）

Details

查看答案 在电路交换中，电路的建立时延是s,报文的发送时延是x/b,报文的传播时延是：kd,故总时延为：x/b+kd+s;在分组交换中,报文的发送时延是(x/p)×(p/b); K段传输中，有(k-1)次的储存转发延迟,(p/b)* (k-1);传播时延是kd;故总时延是：（x/p）×(p/b)+ (p/b)×(k-1)+kd=x/b+kd+(p/b)×(k-1);当s>(k-1)×(p/b)时，电路交换的时延比分组交换的时延大，当x>>p,相反。

>三种交换方式的对比 

交换中的时延、丢包和吞吐量

什么是吞吐量

⚠ 吞吐量的概念

表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量

各种时延的理解

🔔 各种时延

当一个分组从一个节点到另一个节点，该分组在沿途的每个节点经受了不同的时延：节点处理时延，排队时延，传输时延，传播时延，这些时延累加就是节点总时延。

节点处理时延： 检查分组首部和决定将该分组导向何处需要的时间
排队时延： 在队列中，当分组在链路上等待传输时，经受排队时延
传输时延： 路由器推出整个分组需要的时间
传播时延： 将分组传播到另一个节点需要的时间

时延实例

::: theorem 传输时延 发送时延=数据帧长度(b) /信道带宽(b/s) [信道带宽就是数据率]

::: ::: theorem 传播时延 传播时延=信道长度(m)/电磁波在信道上的传播速率(m/s)
::: ::: theorem 排队时延 分组在输入队列中排队等待处理，在输出队列中等待转发，就形成了排队时延。 :::

什么是丢包

到达分组时发现队列满了。由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃该分组，形成丢包

往返时间 RTT

互联网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互的。因此，有时很需要知道双向交互一次所需的时间。往返时间 RTT (round-trip time)表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。在互联网中，往返时间还包括各中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。当使用卫星通信时，往返时间 RTT 相对较长，是很重要的一个性能指标。

协议分层

因特网的协议栈由顶至下分为5层： 分层 | 作用 | 数据 :---: | :---: | :---:
应用层|网络应用程序和应用层协议存在的地方|分组称为报文。 运输层|在应用程序之间传送报文|分组被成为报文段。 网络层|运输层协议向网络层递交报文段的目的地址|分组到这被称为数据报。 链路层|网络层通过一系列路由器传送数据报|分组称为帧 物理层|与实际传输媒体相关。|\

网络攻击

⚠ 网络攻击

坏家伙把有害程序通过网络放到你的电脑里，例如病毒和蠕虫。
坏家伙攻击服务器，例如DoS。
坏家伙能够嗅探到信息，把信息拷贝过来，例如分组嗅探器。
坏家伙伪装成你信任的人，例如IP哄骗。