1. 什么是Internet
1.1 因特网的具体构成
终端：
- 也称主机（Host）或端系统（End system），运行应用程序（智能网约汽车、智能家电）。
通信链路：
- 光纤，铜线，电磁波。主要指标为传输速率也称带宽（Bandwidth），可分为有线链路和无线链路。
交换设备：
- 转发分组（Packet），有路由器和交换机。
Internet Service Provider（ISP）：
- ISP 是由交换设备和通信链路组成的网络，为终端提供因特网接入服务。
- 不同层次的ISP：本地ISP，地区ISP（Regional ISP），全球ISP(Global ISP)。
- 每个ISP都是自治的（内网资源外网访问不到）
协议：
- 协议规定了设备之间通信需要遵循的规则：
终端与终端之间
终端和交换设备之间
交换设备和交换设备之间
- 因特网协议标准：
因特网协议标准由IETF组织统一管理，其中最核心的两个协议为 TCP 和 IP，因特网协议统称为TCP / IP协议族。
因特网定义一：
- 由一群遵循TCP/IP协议的 ISP，按照松散的层次结构组织而成的网络的网络。
因特网的几个特点：
- 因特网是 ''网络的网络''。
- 因特网不存在严格的层次结构
- 因特网没有统一的管理机构
1.2 因特网的功能
因特网定义二（最早建立因特网的原因）：因特网是为分布式应用提供通信服务的基础设施。
传统通信系统的服务接口：
电话系统：拨号，振铃
邮政系统：邮筒，信箱
因特网提供给应用程序的服务接口：一组用于在因特网上发送和接受数据的应用编程接口的API。
1.3 小结
-
对于通信功能的实现有指导作用：
-
ISP内部组织实现。
-
ISP层级之间互联。
-
-
对于服务接口的定义有指导作用：
- 有序、可靠的数据交付服务。
- 不可靠的数据交付服务。
2. 网络核心
2.1 基本介绍
网络核心：由路由器和链路形成的网状网络。
任务：将数据包从发送侧的边缘路由器，传送到接收侧的边缘路由器。
基本问题：数据包如何在网络核心中高效地传递？
- 分组传输延迟小。
- 网络吞吐量高。
- 电路交换（独占信道）：电话网使用。
- 分组交换（复用信道）：计算机网络使用。
2.2 分组交换
分组交换过程要点：
- 主机将要传输的数据分段，并组装成一系列分组。
- 交换：在传输路径上，交换设备从一条链路上接收 分组，将其发送到另一条链路上。
- 存储转发：交换设备在接收到完整的分组后，才可以开始转发。
2.2.1 序列化时延
如上图所示，分组长度为L，传输速度为R（忽略传播时延），我们来计算源发送三个分组到目的地所需的时间：
在 L / R 时刻，路由器开始向目的地转发第一个分组，而在此时源也开始发送第二个分组到路由器，因为他已经完成了第一个分组的完整发送。因此在 2L / R 时刻目的地已经接收到了第一个分组并且路由器接收到第二个分组，以此类推，当在时刻 4L / R 时目的地收到所有的3个分组！
故有 P 个分组经过 N 条链路序列的时延为：
可解释为：第一个分组到达目的地需要 N * L / R的时间，此后还剩 P - 1 个分组，每个分组到达目的地的时间都为 L / R，取两者之和可以得到以上公式。
2.2.2 排队延迟和丢包
排队延迟：分组在输出链路的缓存中排队，引入延迟。丢包：若输出链路的缓存满，溢出的分组被丢弃。当大量分组集中到达时，排队延迟和丢包较严重。
2.2.3 分组交换的优缺点
优点：资源利用率高，简单（不需要建立连接）。
缺点：可能产生延迟、丢包，需要设计相应的协议解决。
2.3 电路交换
2.3.1 基本概念
电话网采用的就是电路交换：通话前完成两部电话机之间的电路接续，通话结束后释放整条电路。
本质：预留资源和独占资源。
链路和电路的区分：
链路：物理媒体，也称信道（channel） ，可以通过某种方式划分为若干条独立的子信道。
电路：物理媒体中的一条子信道（类似于一条公路上的多个车道）。
2.3.2 电路交换网络中的复用
频分复用：在连接期间链路为每一条链接专用一个频段。
时分复用：网络在每个帧中为该链接指定一个时隙，这些时隙专门由该链接单独使用。
2.3.3 电路交换文件传输时间
从主机 A 到主机 B 经过一个电路交换网络发送一个 640000 比特的文件需要多长时间：
假如该网络中所有链路使用具有24时隙的TDM，比特速率为1.536Mbps，端对端电路创建时间为 500ms。则有：
每条链路具有的传输速率是：1.536Mbps / 24 = 64 kbps
传输该文件需要：（640kb）/（64kpbs）= 10s.
再加上创建时间所以总共需要：10.5 s.
2.3.4 分组交换与电路交换的对比
1. 为什么采用分组交换？
-
同样的链路容量，分组交换允许支持更多的用户
-
轻负载时，分组交换可以更快地服务用户
2.3.5 一些问题
2.4 网络的网络
如何将全球的ISP连接在一起？
IXP：互联网交换中心
多层架构：
今天的网络：
3. 丢包、延迟、吞吐量
衡量网络性能的主要指标：
延迟：分组从源终端到达目的终端的时间。
丢包率：未成功交付到目的终端的分组比例。
吞吐量：单位时间内网络成功交付的数据量。
3.1 时延的类型
1. 处理延迟
检查错误
确定输出链路
2. 排队延迟
在输出缓存等待传输
时间长短取决于链路负载大小
3. 传输延迟
R = link bandwidth (bps)
L = packet length (bits)
将分组发送到链路上的时间 = L/R（分组序列化时间）
4. 传播延迟
3.2 排队延迟与流量强度
3.3 排队与丢包
丢包的原因：输出队列的容量是有限的，当队列满时，新来的分组被丢弃。
队列太短：丢包率增大。
队列太长：排队延迟增大（也会造成间接丢包）
3.4 端到端吞吐量
瓶颈链路的带宽限制了端到端吞吐量 。
4. 协议层次、服务模型
4.1 协议
网络协议定义了：
- 通信实体之间交换的报文的格式和次序。
-
在发送/接收报文、或其它事件后采取的动作。
4.2 分层
系统分层：将系统按功能划分一系列水平的层次，每一层实现一个功能（服务）。
层次间的关系：每一层的功能实现都要依赖其下各层提供的服务（相互独立，相互依赖）。
分层的好处：易于处理复杂的系统
- 显式的层次结构易于确定系统的各个部分及其相互关系。
- 模块化简化了系统的维护和升级，改变某层服务的实现方式，对于其他层次是透明的。
Internet 协议栈：
- 应用层（Application）：在应用程序之间传输应用特定的报文。FTP、SMTP、HTTP
- 传输层（Transport）：在应用程序的网络接口之间传输报文段。TCP、UDP
- 网络层（Network）：在源主机和目的主机之间传输分组（Packet）。IP、routing protocols
- 链路层（Link）：在相邻设备之间传输帧。PPP、Ethernet
- 物理层（Physical）：在物理媒体上传输比特（bit）。
- 某一层上的网络功能，需要该层上的实体（分布在不同的节点）协同完成。
协同计算要求功能实体之间能够交互信息，需要解决以下问题：
- 信息交互的载体是什么：各层上的报文
- 信息交互的约定：报文格式及语义规定
- 报文的传输方式：封装和解封装
4.3 封装
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-732491.html
5. 网络安全
因特网面临的安全威胁：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-732491.html
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针对因特网基础设施的攻击：
- 恶意软件（如病毒、蠕虫）入侵计算机设备。
- 对主机、网络等实施拒绝服务攻击（Denial of Service），使其中止服务。
-
针对因特网中信息的攻击：
- 窃听网络中传输的数据。
- 在网络中注入虚假的信息欺骗用户。
5.1 拒绝服务（DOS）攻击
1. 选择目标。2. 利用恶意软件攻陷网络中的主机（称肉鸡、僵尸机器）。3. 从僵尸主机向目标发送大量数据包。
5.2 嗅探
5.3 伪装
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