前言

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學(xué)習(xí)導(dǎo)圖：

學(xué)習(xí)導(dǎo)圖

一、什么是因特網(wǎng)

因特網(wǎng)是什么

1、因特網(wǎng)由什么組成？

主機(jī) / 端系統(tǒng)、通信鏈路、分組交換機(jī)、和因特網(wǎng)服務(wù)提供商等。

2、因特網(wǎng)提供什么服務(wù)？

1）因特網(wǎng)是為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。

2）為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供應(yīng)用程序接口。

3）除了硬件，因特網(wǎng)的組成還需要協(xié)議。協(xié)議是通信計(jì)算機(jī)雙方必須共同遵從的一組約定。如怎么樣建立連接、怎么樣互相識(shí)別等。只有遵守這個(gè)約定，計(jì)算機(jī)之間才能相互通信交流。它的三要素是：語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序。

二、網(wǎng)絡(luò)邊緣

Q1：網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)是如何接入互聯(lián)網(wǎng)的？

• 數(shù)字用戶電路（DSL，利用電話線，使用頻分復(fù)用技術(shù)）

• 電纜因特網(wǎng)接入，又稱混合光纖同軸（利用有線電視線路，一個(gè)重要特點(diǎn)是共享廣播媒體）

• 光纖到戶：包括主動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)（AON）和被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)（PON）

• 以太網(wǎng)和 WI-FI

• 3G 和 LTE

Q2：接入互聯(lián)網(wǎng)需要的物理媒體

• 雙絞銅線

• 同軸電纜

• 光纖

• 陸地?zé)o線電信道

• 衛(wèi)星無線電信道

三、網(wǎng)絡(luò)核心

Q1：分組交換以及相關(guān)概念

• 分組交換：通信雙方以分組為單位、使用存儲(chǔ) - 轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通信方式，被稱為分組交換。

• 存儲(chǔ) - 轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：指交換機(jī)在能夠開始向輸出鏈路傳輸分組的第一個(gè)比特之前，必須接受到整個(gè)分組。

• 排隊(duì)時(shí)延：

  在隊(duì)列中，當(dāng)分組在鏈路上等待傳輸時(shí)，它經(jīng)受排隊(duì)時(shí)延。一個(gè)特定分組的排隊(duì)時(shí)延將取決于先期到達(dá)的、正在排隊(duì)等待向鏈路傳輸?shù)姆纸M的數(shù)量。如果該隊(duì)列是空的，并且當(dāng)前沒有其他分組在傳輸，則該分組的排隊(duì)時(shí)延為 0。另一方面，如果流量很大，并且許多其他分組也在等待傳輸，該排隊(duì)時(shí)延將很大。到達(dá)組的分組數(shù)量是到達(dá)該隊(duì)列的流量強(qiáng)度和性質(zhì)的函數(shù)。實(shí)際的排隊(duì)時(shí)延通常在毫秒到微秒級(jí)。

• 分組丟失：當(dāng)隊(duì)列緩存滿了時(shí)，到達(dá)的分組會(huì)被丟棄。

• 轉(zhuǎn)發(fā)表：路由器用于將目的地址映射成為輸出鏈路。

• 路由選擇協(xié)議：為路由器提供他們建立通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)最佳路徑所需要的相互共享的路由信息

Q2：電路交換

• 電路交換：本過程可分為連接建立、信息傳送和連接拆除三個(gè)階段。特點(diǎn)是獨(dú)占資源。

• 電路交換的復(fù)用方式有：頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用。

• 其他的復(fù)用方式還有：波分復(fù)用（光的頻分復(fù)用），碼分復(fù)用

四、分組交換中的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包和吞吐量

Q1：各種網(wǎng)絡(luò)時(shí)延

• 節(jié)點(diǎn)處理時(shí)延：
  檢查分組首部和決定將該分組導(dǎo)向何處所需要的時(shí)間是節(jié)點(diǎn)處理時(shí)延的一部分。處理時(shí)延也包括其他因素，如檢查比特級(jí)差錯(cuò)所需要的時(shí)間，該差錯(cuò)出現(xiàn)在這些分組比特從上游節(jié)點(diǎn)向路由器 A 傳輸?shù)倪^程中。高速路由器的處理時(shí)延通常是微秒或更低的數(shù)量級(jí)。在這種節(jié)點(diǎn)處理之后，路由器將該分組引向通往路由器 B 鏈路之前的隊(duì)列。
• 排隊(duì)時(shí)延：
  在隊(duì)列中，當(dāng)分組在鏈路上等待傳輸時(shí)，它經(jīng)受排隊(duì)時(shí)延。一個(gè)特定分組的排隊(duì)時(shí)延將取決于先期到達(dá)的、正在排隊(duì)等待向鏈路傳輸?shù)姆纸M的數(shù)量。如果該隊(duì)列是空的，并且當(dāng)前沒有其他分組在傳輸，則該分組的排隊(duì)時(shí)延為 0。另一方面，如果流量很大，并且許多其他分組也在等待傳輸，該排隊(duì)時(shí)延將很大。到達(dá)組的分組數(shù)量是到達(dá)該隊(duì)列的流量強(qiáng)度和性質(zhì)的函數(shù)。實(shí)際的排隊(duì)時(shí)延通常在毫秒到微秒級(jí)。
• 傳輸時(shí)延：
  假定分組以先到先服務(wù)的方式傳輸——這在分組交換網(wǎng)絡(luò)中是常見的方式，僅當(dāng)所有已經(jīng)到達(dá)的分組被傳輸后，才能傳輸我們的分組。用 L 比特表示分組的長(zhǎng)度，用 R bps 表示從路由器 A 到路由器 B 的鏈路傳輸速率。傳輸時(shí)延是 L/R。這是將所有分組比特推向鏈路所需要的時(shí)間。實(shí)際的傳輸時(shí)延通常在毫秒到微秒級(jí)

為了避免和傳播時(shí)延混淆，我們也將傳輸時(shí)延叫做“發(fā)送時(shí)延”

• 傳播時(shí)延：
  一旦一個(gè)比特被推向鏈路，該比特需要向路由器 B 傳播，從該鏈路的起點(diǎn)到路由器 B 的傳播所需要的時(shí)間是傳播時(shí)延。該比特以該鏈路的傳播速率傳播，該傳播速率取決于該鏈路的物理媒介，其速率范圍是 2?108?3?108m/s，這等于或略小于光速。傳播時(shí)延等于兩臺(tái)路由器之間的距離除以傳播速率，即傳播時(shí)延是 d/s，其中 d 是兩臺(tái)路由器之間的距離，s 是該鏈路的傳播速率。傳播時(shí)延在毫秒級(jí)

• 傳輸時(shí)延和傳播時(shí)延的比較：傳播時(shí)延是車在高速公路上的行駛速度，傳輸時(shí)延是收費(fèi)站的處理速度

• 流量強(qiáng)度：La/R = 分組大小 * 分組到達(dá)速率 / 傳輸速率 < 1，否則傳輸時(shí)延將會(huì)接近無窮大

• 丟包：即分組丟失

• 端到端時(shí)延：源主機(jī)和目的地主機(jī)之間假設(shè)有 N-1 個(gè)路由器，那么端到端時(shí)延 = N * 以上四種時(shí)延之和，由于一般網(wǎng)絡(luò)是不擁塞的，排隊(duì)時(shí)延?？珊雎?/li>

• 瞬時(shí)和平均吞吐量：文件大小 / 傳送時(shí)間

• 瓶頸鏈路：路由器接收速率為 Rc，發(fā)送速率為 Rs，瓶頸鏈路為 min(Rc,Rs)

五、協(xié)議層次及其服務(wù)模型

五層因特網(wǎng)協(xié)議棧：

• 應(yīng)用層

• 解讀傳輸層的數(shù)據(jù)
• 主要協(xié)議有HTTP、FTP、Telnet、SMTP、POP3等

• 傳輸層

• 應(yīng)用程序提供端到端的通信
• 有兩個(gè)傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）

• 網(wǎng)絡(luò)層

• 是建立主機(jī)到主機(jī)的通信，決定如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方路由到接收方

• 鏈路層

• 主要功能是如何在不可靠的物理線路上進(jìn)行數(shù)據(jù)的可靠傳遞。將網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)分割為幀供物理層傳輸
• 幀是用來移動(dòng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)包，它不僅包括原始數(shù)據(jù)，還包括發(fā)送方和接收方的物理地址以及糾錯(cuò)和控制信息

• 物理層

• 把計(jì)算機(jī)連接起來的物理手段

五層因特網(wǎng)協(xié)議棧

OSI7層模型：

• 物理層: 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可通過物理介質(zhì)傳送的電子信號(hào) 相當(dāng)于郵局中的搬運(yùn)工人

• 數(shù)據(jù)鏈路層: 決定訪問網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的方式在此層將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制。本層 指定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并提供硬件尋 址。相當(dāng)于郵局中的裝拆箱工人

• 網(wǎng)絡(luò)層: 使用權(quán)數(shù)據(jù)路由經(jīng)過大型網(wǎng)絡(luò) 相當(dāng)于郵局中的排序工人

• 傳輸層: 提供終端到終端的可靠連接 相當(dāng)于公司中跑郵局的送信職員

• 會(huì)話層: 允許用戶使用簡(jiǎn)單易記的名稱建立連接 相當(dāng)于公司中收寄信、寫信封與拆信封的秘書

• 表示層: 協(xié)商數(shù)據(jù)交換格式 相當(dāng)公司中簡(jiǎn)報(bào)老板、替老板寫信的助理

• 應(yīng)用層: 用戶的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的接口老板

六、面對(duì)攻擊的網(wǎng)絡(luò)

• 僵尸網(wǎng)絡(luò)：受害主機(jī)構(gòu)成集合

• 病毒：需要某種形式的用戶交互來感染用戶設(shè)備的惡意軟件。

• 蠕蟲：無需某種形式的用戶交互來感染用戶設(shè)備的惡意軟件。

• 拒絕服務(wù)攻擊（DoS）：使目標(biāo)電腦的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)資源耗盡，使網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)或其他基礎(chǔ)設(shè)施部分不能由合法用戶使用

• 分布式 DoS（DDoS）：控制多源向目標(biāo)猛烈發(fā)送流量。

• 分組嗅探器： 監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流以識(shí)別和分析感興趣的分組的功能單元，用于網(wǎng)絡(luò)分析

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本文參考鏈接：

• 《Android 進(jìn)階之光》
• 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-自頂向下方法》
• 第一章：計(jì)算機(jī)和因特網(wǎng)