网络协议1：总览和一些乱七八糟的概念

什么是互联网

在继续往下学构建互联网的协议之前，总得对互联网这个平常好像熟悉的概念做点阐述

课里从“服务”的角度做了补充：

1. 为应用程序提供 连接服务 的基础架构：
2. 向应用程序们提供接口

什么构成互联网

• 数十亿的计算机设备相连接（电脑、服务器、手机等等）
  • hosts 即终端系统
  • 上面跑着 网络应用（network apps）
• 通信链路（Communication links）
  • 铜线、光纤、无线电甚至卫星都可以作为途径
  • 速率用 带宽（Bandwidth） 描述
• 数据包转发设备（packet switches）
  • 路由器（Routers）及交换机（Swithes）
  • 不得不说，这部分知识给家里装个网络还真是清晰不少
• 网络——这里描述的是网络结构
  • 需要记个概念：Interconnected Internet Service Providers (ISPs) 网络服务提供商
• 协议——负责控制 发送、接受信息
  • 网络分各个层级，每个层级都有不同的协议
  • 常见的如TCP, IP, HTTP 各种
• 网络标准
  • RFC: Request for comments
  • IETF: Internet Engineering Task Force

什么是协议

人类用协议来达成共识——比如定下几点吃饭、比如我喊SOS大概率就是在求救。概括来讲就是“有信息到达”且“当信息到达应该采取某些特定的操作”。

计算机更需要协议来实现通信，或者说互联网上的所有通信活动都由协议控制。

协议定义了网络实体之间发送和接收的消息的格式、顺序以及在消息传输、接收和接收时采取的操作。

一些我也不知道为什么在这里讲的概念

bits and bytes

• 一个bit表示一个二进制数，0或者1
• 一个字节是由八位组成的一组，可以认为是0到255（或-128到127）之间的数字，或者是“十六进制”的两位数字（例如A0、FF、10）
• 1KB = 1 kilobyte = 1000 bytes = 8000 bits，1GB = $10^3$ MB = $10^3$ KB
• 虽然但是，我们一般还是用bps（千bit每秒）来描述速度，注意看单位及其大小写就行，如 1Mb/s = 1 million bits per second

包

• 就是把一个原本很大的数据切片
• 不仅快，还能够检查错误，如果一部分错了还能方便地重新传输

Host

• 这里可以理解为发送包的主机、设备
• 主机发送程序：
  • 接收应用程序消息，将data分成更小的块，称为数据包，大小L bits，以传输速率R将数据包传输到网络（这里的传输速率和带宽、Capacity是一个东西）。
  • 链路上传输延迟 D =$L/R$

互联网的结构

大体上，其他的东西如ISP或者你的设备都可以被分解到这个层次

• 网络边缘（network edge）
  • hosts（主机），通常包括客户端和服务器，具体点就比如你的电脑和你放网页的服务器
• access networks, physical media
  • 有线、无线通信链路，将边缘连接到网络其余部分的网络部分
• 网络核心
  • network of networks，计算机网络的网络
  • 互相连接的路由器（ISP等都在这个里）
    • 核心功能就是数据包交换，主机hosts将应用层消息分成数据包，路由器将数据包转发到下一个路由器（依照从源到目标路径上的链路）
    • 速度参照链路的容量link capacity（或者说带宽）
    • 注意，这里涉及的计算是“端到端”的，从源头到终点要经过路由，$D=L_1+L_2/R$

比如这道题

终端系统通过接入 ISP（互联网服务提供商） 连接到互联网。各个ISP必须相互连接才有意义，任何两台主机都可以互相发送数据包，由此产生的网络非常复杂：

• 计算机从学校、家庭、工作点的access net接入区域网络，再接入ISP的网络
  • 供应商不止一家
• ISP之间的网络也要连接在一起，就出现了Internet eXchange point——IXP，网络交换点
• 最后，内容分发商（content distribution network） 如google如微软可以运行自己的网络，将服务、内容与最终用户联系起来
  • 注意，内容分发商自己算是核心，但是内容本身是靠近边缘的，直接发送内容的服务器也同样

讲这么多其实就为了说明——整个网络很难进行升级，只能由国家、经济发展推动

要会判断这些玩意在哪个结构