因特网
- 根据硬件和软件组件描述
- communication link: 通信链路
- packet switch: 分组交换机
- packet: 分组，数据分段并加上头部
- ISP: Internet Service Provider
- PoP(Point of Presence)
- 多宿(multi-home)
- 对等(peer): IXP(Internet Exchange Point)
- 根据基础设施向分布式应用程序提供的服务描述
- 分布式应用程序
- 套接字接口
- 协议：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
- host/end system: 主机/端系统
- 客户端：client
- 服务器：server
- 数据中心: data center
接入网
- 家庭接入
- DSL(Digital Subscriber Line, 数字用户线)：本地电话公司(CO)为 ISP
- DSLAM
- 高速下行 50kHz - 1MHz
- 中速上行 4kHz - 50kHz
- 普通的双向电话信道 0 - 4kHz
- 电缆(cable Internet access)：利用有线电视公司现有的有线电视基础设施
- CMTS(Cable Modem Termination System)
- HFS
- FTTH(Fiber To The Home)
- AON(Active Optical Network)
- PON(Passive Optical Network)
- 卫星链路
- 拨号接入
- DSL(Digital Subscriber Line, 数字用户线)：本地电话公司(CO)为 ISP
- 企业接入
- 以太网
- WiFi
- 广域无线接入
- 蜂窝网络
网络核心
分组交换
- 储存转发传输：交换机能够输出第一个比特前，必须接受整个分组
- 节点时延
- 节点处理时延
- 排队时延
- 流量强度：$\frac{La}{R}$
- 丢包
- 传输时延
- 传播时延
- 端到端时延 = $N$ (处理时延+ 传输时延 + 传播时延 )
- 吞吐量：$\frac{F}{T}$ bps，瓶颈链路的传输速率
- 最大聚合带宽：设备所有接口的速率之和
集线器 (hub)
工作在物理层，多接口中继器
- 用星型拓扑实现逻辑上的总线形
- 每个端口相当于一个中继器，只对物理电信号放大中继
- 首位集线器(HHUB)->中间集线器(IHUB)
网桥
工作在 MAC 层
- 连接使用相同 MAC 协议的局域网
- 不改变帧的内容与格式
- 需要足够缓存空间
- 具有寻址能力和路由选择功能
- 一个网桥可以连接多个局域网
- 路由选择
- 固定路由选择
- 生成树算法 (IEEE 802.1)
- 帧转发：为每个端口维护转发数据库
- 地址探索
- 生成树算法
- 源站路由 (IEEE 802.5)
交换机 (link-layer switch)
工作在 MAC 层
- 集线器的全双工版本
- 与网桥的区别
- 网桥软件处理，交换机硬件处理
- 网桥一次一帧，交换机并行处理
- 除了缓存（存储转发交换机），还有直通式交换机
- 过滤：决定一个帧应该转发还是丢弃
- 转发：帧导向哪个接口
- 交换机表：从交换机口 $x$ 到达
- 没有地址：广播
- 与 $x$ 联系：过滤
- 与 $y\neq x$ 联系：转发到 $y$
- 自学习
- 初始为空
- 入帧：记录(MAC,到达接口,时间)
- 老化期后没有接到该地址为源地址的帧，删除该地址
- 即插即用
路由器 (router)
工作在 IP 层
- 输入端口：线路端接 -> 数据链路处理 -> 查找，转发，排队
- 最长前缀匹配规则
- 线路前部阻塞 HOL：输入排队
- 交换结构
- 内存交换
- 总线交换
- 互联网络交换
- 输出端口：排队 -> 数据链路处理 -> 线路端接
- 输出排队
- 分组调度
- 先进先出
- 优先权排队
- 循环排队
- 加权公平排队
- 路由选择处理器
History
1961~1972 分组交换
- 电话网占统治地位：电路交换
- 分组交换
- MIT -> ARPA
- 1969 四个结点
- 1972 15个结点，第一个电子邮件程序
- 兰德公司
- NPL实验室
- MIT -> ARPA
1972~1980 专用网络和网络互联
- 20世纪70年代早期中期
- ALOHnet 微波网络
- Telenet BBN商用网络
- Cyclades 法国分组交换网络
- 网络互联（网络的网络）
- TCP的早期实验
- TCP,UDP,IP 概念的产生
1980~1990 网络激增
- 100000台主机与 ARPAnet 相连
- 1983.1.1 TCP/IP 作为 ARPAnet 新的标准主机协议，代替了 NCP 协议
- 法国 Minitel 项目
20世纪90年代 因特网爆炸
- 万维网应用程序的出现：搜索、商务、社交
- 2000年末：电子邮件，Web，即时讯息，MP3的对等文件共享
组织机构
- ITU (International Telecommunication Union)
- 分支字母.数字
- IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
- IEEE Computer Society 学会 -> LMSC Committee 802委员会 -> 802.11 工作组-> 802.11a 任务组
- IETF (Internet Engineering Task Force)
- Internet standard
- RFC(Request For Comments)
| 国家 | 物理设备架设公司 |
|---|---|
| 中 | 移动，电信 |
| 日 | NTT |
| 美 | AT&T |
媒体
- 传输媒介
- 拓扑结构
物理层
- 信号编码/解码
- 前同步序列生成/去除
- 比特传输/接受
协议层次
| OSI | TCP/IP | IEEE 802 协议层 | 信息名称 | 功能 |
|---|---|---|---|---|
| 应用层 | ||||
| 表示层 | ||||
| 对话层 | 应用层 | 报文(message) | 提供应用程序交换信息 | |
| 运输层 | 传输层(TCP) | 报文段(segment) | 应用程序端点间传送，逻辑通信 | |
| 网络层 | 网际互联层(IP) | 高层协议 | 数据报(datagram) | 主机到主机 |
| 数据链路层 | 数据链路层 | 逻辑链路控制(LLC) | 帧(frame) | 节点到节点 |
| 媒体接入控制(MAC) | 比特传输 | |||
| 物理层 | 物理层 | 物理层 | ||
| 媒体 | 媒体 | 媒体 |
封装：附加信息
分组字段：首部字段 + 有效载荷字段
媒体接入控制(MAC)
- 传输时将数据、地址、差错检测字段组帧
- 接受时，分解帧并执行地址识别和差错检测
- 监管局域网传输媒体的接入
- 控制方式
- 集中式
- 分布式
- 处理方法
- 同步
- 异步
- 循环
- 预约
- 争用
| MAC 控制 | 目的 MAC 地址 | 源 MAC 地址 | LLC PDU | CRC |
|---|---|---|---|---|
| 变长 |
逻辑链路控制(LLC)
- 向高层提供接口并执行流量控制和差错检测
- LLC 寻址
- LLC 用户：通常为一个高层协议
- 服务访问点 (SAP)：用户地址
- LLC 服务
- 不确认的无连接服务
- 连接模式服务
- 确认的无连接服务
- LLC 协议
| DSAP | SSAP | LLC 控制 | 信息 |
|---|---|---|---|
| 1+7 | 1+7 | 8/16 | 变长 |
历史产物
- X.25 第三层协议，面向连接，被淘汰
- 帧中继 (Frame Relay)
- X.25 去掉校验就是帧中继
- 使用光纤作为传输介质
- 帧长度可变，允许最大帧长度在1600B以上
kernel bypass
- DPDK (Intel)
- RDMA
其它
- 优化：Probability(Workload)+HW+SW(Schedule)
- cross layer: App-System-Storage+Network
- 三大小强
- PCIe
- Ethernet
- TCP/IP