概述
- 从粗线条阐述计算机的概貌，从网络的边缘开始，考察在网络中运行的端系统和网络应用；然后研究计算机网络的核心，查看链路和交换机，以及将端系统与网络核心相连接的接入网和物理媒体。
- 之后，后半部分考察时延、丢包和吞吐量，给出一个定量模型；接下来介绍协议分层和服务模型。
- 最后了解有关计算机网络安全的一些相关知识。
1.1 什么是因特网：互联全世界数十亿计算设备的网络
1.1.1 具体构成描述
- 主机/端系统：连接到因特网的传统/非传统设备 端系统间，通过通信链路和分组交换机连接到一起。
- 通信链路：包括同轴电缆、铜线、光纤、无线电频谱。不同通信链路传输速度不同。
- 速率单位：以比特/秒（bit/s或bps）度量
- 分组(packet)：一台端系统向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并给每段加上首部字节，形成的信息包称为分组。
- 分组交换机：从一条入通信链路接受到达的分组，一条出新通信链路转发该分组。两种最著名的类型：路由器(router)和链路层交换机(link-layer switch)。交换机常用于接入网中，路由器常用于网络核心中。
- 路径(route/path)：一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机 端系统通过因特网服务提供商(Internet Service Provider, ISP) 接入因特网，包括电信公司ISP，公司ISP，大学ISP，甚至机场ISP等。ISP自身就是一个由多台分组交换机和多段通信链路组成的网络。各ISP提供了不同类型的网络接入，如住宅宽带、高速局域网或移动无线接入等，要接入因特网的ISP之间也必须互联。
各因特网部件都要运行一系列协议(protocol) ,控制着因特网中信息的接受与发送。 两个最重要的协议，统称TCP/IP协议：- TCP(Transmission Control Protocol, 传输控制协议)
- IP(Internet Protocol, 网际协议)，定义了在路由器和端系统间发送和接受的分组格式
1.1.2 服务描述
- 分布式应用程序：涉及多个相互交互数据的端系统的应用程序，如在线社交、多人游戏等
- 套接字接口(socket interface)：规定了一个端系统上的程序请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的地程序交付数据的方式，是一套发送程序必须遵循的规则集合
1.1.3 什么是协议(Protocol)
涉及两个或多个远程通信实体的所有活动都受协议的制约
- 协议：定义了在两个或多个通信实体间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送或接受时所采取的动作
1.2 网络边缘
主机运行应用程序，它又被分为两类：客户 (client) 和 服务器 (server)。客户端通常是个人电脑、智能手机等。服务器通常是更加强大的机器，用于存储和发布Web页面、流视频、中继电子邮件等。现在大部分搜索、电子邮件、Web等的服务器是大型数据中心(data center)。
1.2.1 接入网：将端系统物理连接到边缘路由器的网络
- 边缘路由器(edge router)：端系统到任何其他远程端系统的路径上的第一台路由器
1.2.1.1 家庭接入：DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星
- 数字用户线(Digital Subscriber Line, DSL) 用户从本地电话公司获得DSL因特网接入，用户的DSL调制解调器使用现有的电话线（双绞铜线）与位于电话公司的本地中心局（CO）中的数字用户线接入复用器（DSLAM）交换数据。家庭的DSL解调器在得到数字数据后将其转换为高频音，以通过电话线传输给本地中心局；来自家庭的模拟信号在DSLAM处被转换回数字形式。其利用了电话公司现有的本地电话基础设施。
家庭电话线同时承载数据和传统的电话信号，采用不同的频率进行编码：
- 高速下行通道：位于50kHz到1MHz频段；
- 中速上行信道：位于4kHz到50kHz频段；
- 普通双向电话信道：位于0到4kHz频段。
其上下行速率是不对称的，影响因素有DSL提供商分等级的服务；家庭与中心局的距离，双绞线的规格和电器干扰的程度。与本地中心局超过一定距离，就需要采用其他方式的因特网接入。- 电缆因特网接入(cable Internet access) 光缆将电缆头段连接到地区枢纽，从这里使用传统的同轴光缆连接到千家万户，由于应用了光纤和同轴电缆，被称为混合光纤同轴（Hybrid Fiber Coax, HFC）系统。
电缆因特网接入需要特殊的调制解调器，称为电缆调制解调器（cable modem），其通常是一个外部设备，通过一个以太网端口连接到PC。在电缆头端，电缆调制解调器系统（Cable Modem Termination System, CMTS）将来自许多下行家庭中的电缆调制解调器发送的模拟信号转换回数字形式。电缆调制解调器将HFC网络划分为上行和下行两个信道，下行分配的速率通常比上行高。
重要特征：共享广播媒体。
- 光纤到户（Fiber To The Home, FTTH） 一种高速的接入方式，从本地中心局到家庭直接提供一条光纤路径。
1. 直接光纤：从本地中心局到每户设置一根光纤
2. 共享光纤: 中心局出来的光纤实际由许多家庭共享，直到相对接近这些家庭的位置，该光纤才分成每户一根光纤。两种竞争性的分布体系结构：有源光纤网络（Active Optical Network, AON)和无源光纤网络（Passive Optical Network, PON）。AON本质上是交换以太网。以下讨论PON。
每个家庭具有一个光纤网络端接器（Optical Network Terminator, ONT），由专门的光纤连接到邻近的分配器，该分配器把一些家庭集结到一根共享的光纤，再连接到本地电话和公司的中心局中的光纤线路端接器（Optical Line Terminator, OLT）。该OLT提供光信号与电信号的转换，经过本地电话公司路由器与因特网相连。家庭中，用户将一台家庭路由器与ONT相连，并通过其接入因特网。此结构中，所有从OLT发送到分配器的分组在分配器处配置。
优点：速度快，损耗小- 卫星和拨号 某些乡村环境可以使用卫星获得1Mbps以上的速率。传统电话线拨号接入的速度极慢（56kbps），已逐渐被淘汰。
