文章目錄

• 1. 計算機網路基本概念
• 2. 計算機網路結構
• 3. 網路核心之資料交換
• 1. 電路交換
• 2. 多路複用技術
• 3. 報文交換
• 4. 分組交換（因特網）

1. 計算機網路基本概念

計算機網路就是互連的、自治的計算機集合。自治指計算機之間沒有主從關係，一臺計算機不可以命令另一臺，互連指的是計算機制之間要通過通訊鏈路（如光纖等）互連互通。
當主機之間距離遠、數量大時，通過交換網路互連主機，在交換網路中的節點稱為交換節點（如路由器、交換機）

1. 什麼是Internet
   
   從組成結構上來說：Internet是數以百萬計的互連的計算裝置（計算裝置又稱為主機/端系統）集合，它們通過通訊鏈路連在一起，同時，通過交換網路實現路分組交換。
   從功能上來說：Internet為網路應用提供通訊服務的通訊基礎設施（Web, VoIP, email）；為網路應用提供應用程式設計介面（API），支援應用程式“連線” Internet，傳送/接收資料，提供類似於郵政系統的資料傳輸服務。
   
2. 什麼是網路協議

   網路協議(network protocol)，簡稱為協議，是為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定。
   協議規定了通訊實體之間所交換的訊息的格式、意義、順序以及針對收到資訊或發生的事件所採取的“動作”（actions）

3. 網路協議的三要素
   
   協議規範了網路中所有資訊傳送和接收過程（e.g., TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11）

2. 計算機網路結構

計算機網路結構主要分為：

1. 網路邊緣
   網路邊緣主要就是指主機。主機有時候又分為兩類：客戶、服務，它們客戶/伺服器應用模型進行通訊。還有一種應用模型為P2P模型。

   

2. 接入網路
   接入網路指的是將主機連線到核心網（邊緣路由器）的物理鏈路。

   • 家庭接入網路
     DSL（數字使用者線）：利用已有的電話線連線中心局的DSLAM， 資料通訊通過DSL電話線接入Internet， 語音（電話）通過DSL電話線接入電話網。
     電纜網路
     ：又稱為HFC（混合光纖同軸電纜）
     
   • 機構接入網路
     端系統通常直接連線乙太網交換機（switch），典型傳輸速率：10 Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps。
   • 無線接入網路
     

3. 網路核心
   網路核心為由互聯因特網端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路（也稱為是互聯的路由器網路），關鍵功能為路由+轉發
   

   • 路由：確定分組從源到目的傳輸路徑，主要使用路由演算法
   • 轉發：將分組從路由器輸入埠交換至正確的輸出埠。
   • 解決的基本問題：通過資料交換實現資料從源主機通過網路核心送達目的主機。

4. 因特網結構
   因特網結構用一句話概括就是網路的網路：端系統通過接入ISP（access ISPs ）連線到Internet，接入ISP必須進一步互連，保證任意兩個主機才可以互相傳送分組。
   

   • ISP網路互連的方式主要有兩個：對等鏈路和IXP
     

3. 網路核心之資料交換

各主機通過交換網路交換資料，交換網路兩個功能：動態轉接（資源動態的將交換裝置的一個埠與另一個埠繫結），動態分配傳輸資源

1. 電路交換

最典型電路交換網路：電話網路。它最顯著的特點就是資源獨佔（也就是說兩個人之間通話建立的連線資源是不能被第三方共享的）。

1. 電路交換的三個階段：

   建立連線（呼叫/電路建立）
   通訊
   釋放連線（掛機/拆除電路）

2. 電路交換網路的鏈路共享
   如果主機交換方才用的方式是電路交換，則任意主機之間通訊會建立鏈路，如下圖的紅色、藍色鏈路。可以看出，中間有很多鏈路是需要共享的，這些共享的鏈路稱為中繼線，中繼線要被多路電話路進行共享，才用的技術叫多路複用技術。
   

2. 多路複用技術

多路複用(multiplexing)，簡稱複用，是通訊技術中的基本概念。

1. 多路複用過程
   
2. 典型多路複用技術
   
3. 頻分多路複用FDM
   各使用者佔用不同的頻率
   
4. 時分多路複用TDM
   時分複用則是將時間劃分為一段段等長的時分複用幀（TDM 幀），每個使用者在每個 TDM 幀中佔用固定序號的時隙。
   
5. 波分多路複用WDM
   波分複用就是光的頻分複用，也就是隻要在光纖中，兩條通訊使用的光的波長不同，就可以共享。
6. 碼分多路複用CDM
   
   
   

3. 報文交換

報文：源（應用）傳送資訊整體，比如：一個檔案。在交換過程中，以報文為整體。

4. 分組交換（因特網）

分組就是報文分拆出來的一系列相對較小的資料包，同時在資料包前加上頭(比如：地址資訊)，分組交換需要報文的拆分與重組，產生了額外開銷。

1. 統計多路複用
   對於鏈路的共享，並不是事先分配好，而是按需分配共享鏈路，誰需要傳送的分組多，它佔用的頻寬也就多。
   

2. 儲存-轉發
   報文交換與分組交換均採用儲存-轉發交換方式，區別： 報文交換以完整報文進行“儲存-轉發”分組交換以較小的分組進行“儲存-轉發”。

3. 傳輸延遲：分組交換比報文交換快得多

   分組傳輸延遲（時延）：. 傳送主機將報文拆分為較小長度為 L bits的分組（packets）在傳輸速率為R的鏈路上傳輸分組，則傳輸該分組的時間為L/R秒

   
   報文交換：每到達一個路由器的時間為5s，總共15s，同時，每個路由器需要的快取為報文的大小7.5M。
   分組交換：當第一個分組從第一個路由器向第二個路由器走的同時，第二個分組從主機向第一個路由器走，所以總共時間為5002ms，每個路由器需要的快取為每個分組的大小1.5 k。
   

4. 分組交換允許更多使用者同時使用網路