[阅读] 计算机网络 自顶向下方法 —— 计算机网络和因特网

这次选择的读书任务是一本非常好的书 —— 计算机网络 自顶向下方法。为什么选择这本书？缘由是因为自己的一个好朋友，有一次问我计算机网络的题目，这本身没有什么，事实上我也做出来了。但是后面给他讲题目的时候，他打破砂锅问到底，比如计算子网掩码需要主机号和网络号，就一定要问清楚什么时主机号什么是网络号，IP 地址为什么叫 IP 地址，MAC 为什么叫 MAC，子网掩码为什么叫子网掩码。问这些把我问的哑口无言，然后发现自己只是为了考试而学习，这本身以及脱离了我的学习的兴趣范畴，所以我决定重新学习一遍计算机网络，在我再次回顾谢希仁的计算机网络的时候发现，他许多概念也是突然就冒出来了，也就是没有经过任何解释突然冒出来的一个专业术语，让我对这本书好感突降。所以重新选择了一本，也就是现在的 计算机网络 自顶向下方法，今天开始阅读第一章。

因特网 Internet

从两个方面来阐述因特网

具体构成描述

从构成因特网的基本硬件和软件组件定义：因特网将端系统彼此互联

• 主机/端系统 host/endsystem：正在与因特网相连的设备
• 端系统通过 通信链路 和 分组交换机 连接在一起
• 通信链路 communication link：由不同类型的物理媒体组成，不同的链路能够以不同的速率传输数据。传输速率 比特/秒(bit/s,或 bps)
• 分组 packet：发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节，形成信息包。
• 分组交换机 packet switch：从他的一条入通信链路接受到达的分组，并从他的一条出通信链路转发该分组。
  • 路由器 router —— 网络核心
  • 链路层交换机 link-layer switch —— 接入网
• 路径 route/path：从发送端到接收端，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径
• 因特网服务提供商 ISP：端系统接入因特网
• 协议 protocol：控制因特网中信息的接受和发送
• 请求评论 RPC：因特网工程任务组（IETF）的标准文档，目的是解决因特网先驱者们面临的网络和协议问题。

服务描述

从为应用程序提供服务的基础设施定义：因特网作为应用程序的平台

• 分布式应用 distributed application：涉及多个相互交换数据的端系统的应用程序
• 套接字接口 socket interface：与因特网相连的端系统提供一个套接字接口，规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础设施向另一个端系统上的特定目的地程序交付数据的方式。他是一套发送程序必须遵守的规则集合。

协议 Protocol

定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接受一条报文或其他时间所采取的动作。

网络边缘

即我们日常使用的计算机、智能手机和其他设备。

• 边缘路由器：端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器。
• 接入网：将端系统物理连接到 边缘路由器
• 家庭接入：DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星
• 本地电话/公司的中心局：光纤线路端接器 OLT
• 企业(和家庭)接入：以太网和 WIFI
• 广域网接入：3G 和 LTE

DSL：数字用户线

• DSL 调制解调器
• DSL 复用器 DSLAM

电缆：光纤/同轴电缆(混合光纤同轴 HFC)

• 电缆调制解调器
• 电缆调制解调器端接系统 CMTS

主要特征：共享广播媒体

FTTH：光纤到户

• 主动光纤网络 AON
• 被动光纤网络 PON
• 家庭：光纤网络端接器 ONT

物理媒体

• 导引型媒体：电波随着固体媒体前行。如光缆、双绞铜线或同轴电缆。
• 双绞铜线：最便宜、最常用
• 同轴电缆：较高的传输速率
• 光纤：细而柔软的、能够导引光脉冲的媒体。不受电磁干扰，很难窃听
• 非导引型媒体：电波在空气或外层空间中传播，如无线局域网或数字卫星频道中。
• 陆地无线电信通
• 卫星无线电信通

网络核心

即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

• 报文 message：能够包含协议设计者需要的任何东西，称之为报文。端系统彼此交换报文
• 分组 packet：源将长报文划分为较小的数据块，称之为分组
• 分组交换 packet switching
• 电路交换 circuit switching

分组交换

• 存储转发传输：指在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第一个比特之前，必须接收到整个分存储转发传输组。
• 端到端时延
• 输出缓存/队列：用于存储路由器准备发往那条链路的分组
• 排队时延：等待该链路分组传输
• 分组丢失/丢包：到达的分组或者已经排队的分组之一将被丢弃
• 转发表：由特殊的路由选择协议自动设置，用于将目的地址（IP 地址）或目的地址的一部分映射为输出链路
• 一台主机经过分组交换网络向另外一台足记发送分组，该分组经过一系列通信链路传输，被发送出网络后，不预留任何链路资源之类的东西。如果因为此时其他分组也需要经该链路进行传输而使链路之一出现拥塞，则该分组不得不在传输链路发送侧的缓存中等待而产生时延。因特网尽最大可能以实时方式交付分组，但他不做任何保证。

电路交换

• 在端系统间通信会话期间，预留了端系统间沿路径通信所需要的资源
• 创建一条专用的端到端连接，发送方和接收方之间路径的交换机都将为该连接维护连接状态，将之称为一条电路。他在连接期间在该网络链路上预留了恒定的传输速率
• 链路中的电路 通过频分复用 FDM /时分复用 TDM 实现的
  • FDM：链路的频谱由跨越链路创建的所有连接共享。
  • TDM：时间被划分为固定期间的帧，并且每个帧又被划分为固定数量的时隙。
• 带宽：连接期间链路为每条连接专用一个频段
• 网络的网络
• ISP 接入
  • 等级
  • 多宿 mullti-home
  • 对等 peer
  • 因特网交换点 IXP
  • 内容供应商网络

分组交换网中的时延、丢包和吞吐量

• 处理时延：检查分组首部和决定该分组导向何处所需要的时间是其中一部分，还有其他检查比特级别的差错所需要的时间
• 排队时延：当分组在链路上等待传输时，他经受排队时延
• 传输时延：将所有分组的比特推向链路（即传输、或者说发射）所需要的时间
  • 路由器退出分组所需要的时间，他是分组长度和链路传输速率的函数，与两台路由器之间的距离无关
• 传播时延：一旦一个比特被推向链路，该比特需要向路由器 B 传播，从该链路的起点到路由器 B 传播所需要的时间。取决于该链路的物理媒体
  • 一个比特从一台路由器传播到另一台路由器所需要的时间，他是两台路由器之间距离的函数，而与分组长度或链路传输速率无关
• 丢包：到达的分组发现一个满的队列，由于没有地方存储这个分组，路由器将丢弃该分组，即该分组将会丢失。一个节点的性能通常不仅根据时延来度量，而且根据丢包的概率来度量。
• 端到端时延
• traceroute 进行跟踪 三次往返时延

• 吞吐量
  • 瞬时吞吐量
  • 平均吞吐量

协议层次及其服务模型

• 分层的体系结构
  • 以分层的方式组织协议以及实现这些协议的网络硬件和软件
  • 某层向他的上一层提供 服务 ，即所谓一层的服务模型
  • 各层的所有协议被称为协议栈
• 五层因特网协议栈
  • 应用层：分布在多个端系统上，而一个短系统中的应用程序使用协议与另一个端系统中的引用程序交换信息分组，位于应用层的信息分组称为报文 message
  • 运输层：在应用程序端点之间传递应用层报文。运输层的分组称为报文段 segment
  • 网络层：负责将成为数据报 datagram 的网络层分组从一台主机移动到另外一台主机
  • 链路层：通过源和目的地之间的一系列路由器路由数据报,将整个帧从一个网络元素移动到邻近的网络元素。链路层的分组称为 帧 frame
  • 物理层：将该帧中的一个个比特从一个节点移动到一个节点
• OSI 模型
  • 表示层：使通信的应用程序能够解释交换数据的含义
  • 会话层：提供了数据交换的定界和同步功能，包括了建立检查点和恢复方案的方法

• 封装 encapsulation

面对攻击的网络

• 有害程序
  • 僵尸网络 botnet
  • 自我复制 self-replicating
  • 病毒 virus
  • 蠕虫 worm
• 攻击
  • 拒绝服务器攻击 Denial-of-Service dos
• 嗅探
  • 分组嗅探器 packet sniffer
• 伪装
  • IP 哄骗 IP spoofing

历史

• 分组交换的发展 1961-1972
• 专用网络和网络互联 1972-1980
• 网络的激增 1980-1990
• 因特网爆炸 20 世纪 90 年代

总结

阅读一番下来真的太棒！所有的抽象概念都有具体的例子，不仅如此，还有贴近生活的一些例子来进行描述，所有的概念都能在脑子里面形成一个图，这本书不仅告诉概念的意思，还告诉他的由来，简直大爱！自己心里也渐渐的清楚了一些以前许多模棱两可的东西，不过总结的时候后面东西实在太多，一大段一大段的，就没有摘抄了。自己很久以前就买了 第六版 一直没有看，现在回来看还算不是很迟！