概论
网络
- 组成：节点和边，是一种关系，与大小形状无关
计算机网络
- 节点：主机节点、数据交换节点（中继器、交换机、路由器、负载均衡设备）
- 链路：连接节点的链路（接入链路 access、骨干链路 backbone）
- 软组成：协议（对等层实体在通信过程中应当遵守的规则集合，包含了语法语义时序和动作）
互联网
- 组成角度看：
“网络的网络”，通过网络互联设备连在一起的巨型计算机网络。 - 服务角度看：
分布式的应用进程及为其提供通信服务的基础设施。分布式的应用进程是互联网存在的理由，通信的目的是实现应用提供服务。
互联网所有通信行为，都受到协议规范。
通信分面向连接（如 TCP）和无连接（如 UDP）。
PDU
- **协议数据单元 (PDU)**：网络数据在每一层的叫法和格式，比如在应用层叫 messgae，传输层叫 Segment 数据段，网络层叫 Packet 数据包。
分层原理
- 本层功能和所提供的服务。
- 本层功能通过层间接口向上层提供服务，上层功能调用层间接口获取下层服务。
OSI 七层模型
OSI（Open System Interconnect）七层模型是一种将计算机网络通信协议划分为七个不同层次的标准化框架。每一层都负责不同的功能，从物理连接到应用程序的处理。这种模型有助于不同的系统之间进行通信时，更好地理解和管理网络通信的过程。
OSI 定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），即 ISO 开放互连系统参考模型。
- 应用层 —— 为计算机用户提供服务
- 表示层 —— 数据处理
- 会话层 —— 管理应用程序间会话
- 传输层 —— 为两台主机进程间通信提供数据传输服务
- 网络层 —— 路由和寻址
- 数据链路层 —— 帧编码和误差纠正控制
- 物理层 —— 透明传送比特流传输
通信
Client 与 Server 的逻辑通信依赖双方下层实体的互相传输。
- 传输要点：不出错、不重复、不丢失
- 面向连接的通讯方式：目标是在端系统间传输数据，采用 TCP 传输控制协议
IP 协议
IP（网际互连协议，Internet Protocol）是 TCP/IP 协议族中最为核心的协议。所有的 TCP、UDP、ICMP 及 IGMP 数据都以 IP 数据报格式传输。
- 尽力而为：不提供保障
TCP 协议
TCP（传输控制协议，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，广泛应用于互联网中。它旨在提供可靠的端到端通信；在双方进行通信之前，必须先通过三次握手建立连接。TCP 同时提供了一系列的机制来保证数据的可靠传输，这些机制包括：序列号、确认应答、重传控制、流量控制和拥塞控制。
- 特点：可靠、流量控制
- 总结：IP 协议工作在网络层，解决数据如何从 A 到 B；TCP 协议工作在传输层，解决数据如何准确无误。
UDP 协议
UDP 是 User Datagram Protocol 的简称，中文名是用户数据报协议，是 OSI 参考模型中的传输层协议，它是一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
- 特征：无连接、不可靠、不保证顺序、不控制流量、传输基于数据报文
- 适用场景：传播具有实时性，适用于直播等流媒体传播
网络层
E2E
网络层提供的服务是端到端的，两端主体负责，中间网络透明。
P2P
同一网络下相邻主机点到点，去中心化，每个节点既是服务器也是客户端。
传统方式下网络层是如何传输数据的？
路由器
工作于网络层，连接不同的网络（如家庭局域网和互联网），通过路由选择算法为数据选择最佳路径。
交换机
工作于数据链路层，连接同一网络内的设备（如电脑、打印机），实现高速数据交换。
SDN
- 数据平面：交换机
- 控制平面：操作系统
- 与传统不同：
- 字段种类不同
- 网络应用可生成不同流表发给交换机
- 对流表的操作多样化
- 作用：一般化，可执行更多网络功能
网络结构
包含三个子系统：边缘、核心、access 接入网。
网络边缘
- 包括主机和应用程序（客户端和服务器）
- 有数据交换需求
网络核心
- 路由器的网状网络
- 起数据交换的作用
access
把网络边缘的主机和应用程序接入网络核心。
网络模式
- 客户端服务器模式：主从模式，服务端开放端口由客户端请求数据。
- P2P 模式：每个节点既是客户端又是服务器。
通信网络
线路交换 / 电路交换
- 端到端资源被分配给从源端到目标端的呼叫“call”。
- 网络资源被分成片、为呼叫分配片、如果呼叫无数据则资源片处于空闲状态。
- 将带宽分成片：
- 频分（FDM：信号占用频率不同的子带，同时发送）
- 时分（TDM：按时间轮流）
- 波分（WDM：光纤中按波长划分）
- 码分（CDM：发送方用特定码序列扩频、接收方解扩、不同用户码序列正交、抗干扰极强）
- 特点：需要很长的建立时间、资源独享、没呼叫就会浪费资源、可靠性？
- 通常被传统电话网络采用。
分组交换
- 以分组为单位存储-转发，资源共享，按需使用。
- 网络带宽资源不再分片，传输时使用全部带宽。
- 主机间数据被分为一个个分组。
- 存储-转发：分组每次移动一跳；转发前节点必须收到整个分组，延迟更大，有排队时间。
- 特点：资源共享、排队延迟、丢失、支持的通讯数量更多。
- 分类：按照网络层有无连接分为数据报方式和虚电路方式：
- 数据报方式：无连接，每个分组独立寻找路径，可能失序。
- 虚电路方式：面向连接，固定路径，开销更小，可靠性差。
接入网络和物理媒体
住宅接入
- **调制解调器 (Modem)**：在原有的电话通信网络基础上添加设备，把来自电话线等的信号翻译成电子设备能懂的数字信号。
线缆网络
- **有线电视网络 (CATV)**：原理大致相同，优势是频带宽。
无线接入网络 (RAN)
- 天线：将电信号转换成无线电波发送出去，或接收无线电波并转回电信号。
- 无线电单元：负责处理信号的收发，确保信号在正确的频段和功率水平上传输。
- 基带单元：负责信号的“大脑级”处理，如纠错、资源调度，确保通信高效可靠。
- 传输流程：
手机信号→天线接收→无线电单元转换→基带单元处理→送入核心网
物理媒体
- 有形（导引型媒体）：光纤、双绞线（两根绝缘铜线扭在一起）
- 无形（非导引型媒体）：电磁波（如 Wi-Fi、卫星）
