1 Introduction¶
说明
本文档仅涉及部分内容，仅可用于复习重点知识
1 Uses of Computer Networks¶
1.1 Access to Information¶
client-server model
peer-to-peer communication：没有固定的 server 和 client
1.2 Person-to-Person Communication¶
instant messaging
1.3 Electronic Commerce¶
1.4 Entertainment¶
1.5 The Internet of Things¶
物联网（IoT）
2 Types of Computer Networks¶
2.1 Broadband Access Networks¶
宽带接入网络
Metcalfe's law：网络的价值与用户数量的平方成正比
宽带接入通过铜线（copper）、同轴电缆（coaxial cable）或者光纤（optical fiber）进入家庭
2.2 Mobile and Wireless Access Networks¶
IEEE 802.11 标准：WiFi
Mobile computing 和 Wireless networking 并不是相同的概念
2.3 Content Provider Networks¶
Data-center Network（数据中心网络）
CDN（Content Delivery Network）是大量服务器的集合，在地理上分布于各处
2.4 Transit Networks¶
ISP（Internet Service Provider）之间的连接通常依赖于一个传输网络
2.5 Enterprise Networks¶
VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网络）
VoIP（Voice over IP，IP 语音）
3 Network Technology: from local to global¶
分类 networks 的两个维度：
-
transmission technology
- broadcast links (Multicasting)
- point-to-point links (Unicasting)
-
scale
the transmission rate of a link measured in bits/second
3.1 Personal Area Networks¶
PAN（个域网）
3.2 Local Area Networks¶
LAN（局域网）
静态方式分配资源：
多址接入技术的核心目的就是：让多个用户能够共享同一个通信信道而不会相互干扰
-
FDMA（频分多址）：
- 分频率。把总的可用频带划分成多个互不重叠的、更窄的频率子带，每个用户分配一个专用的子带（频率）进行整个通话过程
- 这就像一条宽阔的高速公路被划分成了多条平行的车道。每辆车（用户）始终行驶在自己的专属车道上，互不侵占
-
TDMA（时分多址）：
- 分时间。所有用户共享同一个频率带宽，但时间被划分成重复的帧，每一帧又分成若干个时隙（time slot）。每个用户在一个周期内被分配一个特定的时隙来传输数据
- 这就像只有一个演讲台（共享频率），但为不同的人分配了不同的发言时间段（时隙）。A 在 1-2 分钟说，B 在 2-3 分钟说，C 在 3-4 分钟说，如此循环。由于切换得非常快，用户感觉像是在持续通信
-
CDMA（码分多址）：
-
分编码。这是最巧妙的一种方式。所有用户同时使用整个可用的频率带宽进行传输。通过为每个用户分配一个唯一的、正交的编码序列（伪随机码） 来区分不同用户的信息
- 发送端：将原始数据信号与独有的编码序列进行“混合”（相乘），生成一个扩频信号后再发射
- 接收端：使用与发送端完全相同的编码序列对接收到的信号进行“解码”。只有匹配编码的信号才会被还原成强大的原始数据，其他用户的信号则被视为低功率的背景噪音
-
这就像一个鸡尾酒会，很多人（用户）在同一个房间（频率）里同时用不同的语言（编码）交谈。一个只懂英语的人（接收器）可以从一片嘈杂声中筛选出英语对话并理解它，而其他语言对他来说只是无意义的背景音
-
动态方式分配资源：动态分配意味着信道的使用权不是预先固定分配的，而是根据节点的实时需求进行分配。这对比于静态分配（如 FDMA、TDMA 中固定划分资源）能实现更高的资源利用效率
- centralized：存在一个中央控制器（或称主站、基站、接入点（Access Point， AP））。这个控制器拥有全局信息，并全权负责信道的分配决策
- decentralized：没有中央控制器。所有网络节点地位平等（对等），通过一套预先定义好的规则（协议）自行决定何时可以传输
3.4 Metropolitan Area Network¶
MAN（城域网）
最有名的例子：cable television（有线电视网）
3.5 Wide Area Network¶
WAN（广域网）
subnet（子网）由两个不同部分组成：
- transmission line：传输线路
- switching element：交换设备（交换机）
- 使用 VPN 的 WAN
-
使用 ISP 网络的 WAN
- routing algorithm（路由算法）：一个网络决定该使用哪一条路径的过程
- forwarding algorithm（转发算法）：每台路由器决定将一个数据包接下来发送到哪里的过程
cellular telephone network（蜂窝电话网络）是采用 wireless 技术的 WAN 的例子
3.6 Internetworks¶
互联网络
gateway（网关）：将两个或多个网络连接起来并提供必要的转译设备，其硬件和软件两方面合起来的总称
4 Examples of Networks¶
4.1 The Internet¶
- Internet born in 1969, called ARPANET
- NSFNET：1986
- 1991：Tim Berners - Lee 发布 World Wide Web（www）
- 1993：Mosaic（后来成为 netscape）
4.2 Mobile Networks¶
蜂窝网络：在一个蜂窝内，为用户分配互相不干扰的信道。这使得相邻蜂窝中的频谱得以很好地重复使用，既频率复用，从而增加了整个网络的容量
当用户移出一个蜂窝基站的覆盖范围，进入另一个蜂窝基站的覆盖范围时，数据流必须从旧蜂窝基站重新路由到新蜂窝基站。这一技术称为 handover（移交）或 handoff（转交）
有可能在与旧基站断开连接之前就连接到了新基站，这样可以提高移动连接的质量。移动设备在很短的一瞬间实际上连接了两个基站，这样的移交方式称为 soft handover（软移交）
4.3 Wireless Networks¶
multipath fading（多径衰减）：无线电信号的回波可能相互抵消或增强，造成接收到的信号出现大幅波动
解决方法时 path diversity（路径多样性）
5 Network Protocols¶
5.1 Design Goals¶
- reliability
- resource allocation
- evolvability
- security
5.2 Protocol Layering¶
protocol stack（协议栈）：每一层一个协议
5.3 Connections and Reliability¶
每一层可以向上面的层提供两种类型的服务：
- connection-oriented service（面向连接）：两端直接建立连接
- connectionless service（无连接）：通过中间节点，一步一步的传输数据
5.4 Service Primitives¶
服务原语
5.5 The Relationship of Services to Protocols¶
6 Reference Models¶
6.1 The OSI Reference Model¶
ISO（International Standards Organization，国际标准化组织）
OSI（Open Systems Interconnection，开放系统互连）参考模型
6.2 The TCP/IP Reference Model¶
- link layer
- internet layer：IP（internet protocol），ICMP（internet control message protocol）
-
transport layer
- TCP（transport control protocol）：可靠的、面向连接的
- UDP（user datagram protocol）：不可靠的、无连接的
-
application layer：HTTP，SMTP，RTP，DNS
6.5 The Model Used in This Book¶
7 Standardization¶
8 Policy, Legal and Social Issues¶
9 Metric Units¶
