第一章：计算机网络与因特网（1）

1.1

端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起；

分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的分组，并从它的一条出通信链路转发该分组，目前市面上两种著名的分组交换机包括路由器和链路层交换机

链路层交换机通常用于接入网（接入网是整个网络的边缘部分，与用户距离最近的一部分，通常也叫“最后一公里”），路由器通常用于网络核心中（也叫骨干网，顾名思义就是网络的核心）；

端系统通过因特网服务提供商（ISP）接入因特网，每个ISP是一个由一个或多个分组交换机和多段通信链路组成的网络，每个ISP都是独立管理的，但是ISP之间也是互联的；

 端系统、分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列的协议，这些协议控制因特网中信息的接收与传递，TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）是因特网中最为重要的两个协议；

1.2

主机（host）=端系统（end system），进一步可分为客户（client）和服务器（server），客户包括桌面PC、移动PC和智能手机等，服务器指更为强大的机器，用于存储和发布web页面、流视频、中继电子邮件等，今天大部分服务器都属于大型数据中心，例如谷歌公司拥有30-50个数据中心；

接入网指将端系统连接到其边缘路由器的物理链路，边缘路由器是端系统到任何其他远程端系统的路劲上的第一台路由器；

家庭接入：数字用户线（DSL）——通信链路为电话线（双绞铜线），DSL调制解调器（调制解调器俗称“猫”）先将端系统数据（此时为数据信号）装换为统一传输的模拟信号，传输时通过频分多路复用技术将端系统数据（此时为模拟信号，中高频）和电话信号（低频）分隔开；在用户一侧通过一个分频器将到达家庭的网络数据（此时为模拟信号）和电话信号分开，并将网络数据转发给DSL调制解调器转换为数字信号；在电话公司一侧，中心局的DSLAM将端系统数据（此时为模拟信号）和电话信号分隔开，并将端系统数据送往因特网；DSL接入的上行速率通常低于下行速率，是不对称的；

 电缆——通信链路为有线电视电缆（光纤+同轴电缆），电缆调制解调器类似DSL调制解调器，CMTS类似DSLAM，同样电缆接入也是不对称的，电缆接入的一个重要特征就是共享广播媒体，即上下行信道都是共享的，因此需要一个多路访问协议来协调传输和避免碰撞；

光纤到户（FTTH）——简单的说就是从中心局到每个家庭设置一根光纤，通常做法是每根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；这种模式的光纤分布体系结构有两种主动光纤网络（AON）和被动光纤网络（PON）；在PON分布体系结构中，每户具有一个光纤网络端接器（ONT），许多家庭再把ONT通过专门的光纤连接到邻近的同一个分配器上，该分配器把这些家庭集结到一根共享的光纤，再连接到中心局的光纤线路端接器（OLT），最后通过中心局的路由器和因特网相连；在家庭中，用户通过一台家庭路由器与ONT相连，并经过这台家庭路由器接入因特网；ONT将电信号转为光信号，OLT将光信号转为电信号；

此外还有两种接入网技术，卫星接入和拨号接入，拨号接入和DSL接入基于相同的模式，但是速率极低，只有56kbps；

企业接入：企业、大学以及越来越多的家庭通常采用局域网（LAN）接入因特网，最流行的局域网技术包括以太网和WiFi

以太网——在有线LAN环境中，以太网用户通过双绞线和一台以太网交换机相连，改交换机再通过机构路由器和因特网连接，使用以太网接入，客户的速率可以达到100Mbps，服务器可以达到1Gbps甚至10Gbps；

WiFi——在无线LAN环境中，无线用户通过一个接入点接收/发送分组，该接入点再与企业网连接（通常是有线以太网），WiFi基于IEEE 802.11技术；

广域无线接入：3G、4G、LTE

由于因特网是由数以亿计的用户构成的，因此接入ISP本身必须互联，创建“网络的网络”。
上图大概是2012年的网络。由十多个第一层ISP和数十万个较低层ISP组成。较低层的ISP与较高层的ISP相连，较高层ISP彼此相连。用户和内容提供商是较低层ISP的客户，较低层ISP是较高层ISP的客户。主要的内容提供商也已经创立了自己的网络，直接在可能的地方与较低层ISP互联。

1. 第一层ISP (tier-1 ISP)
   提供全球承载的功能，大约有十几个第一层全球ISP，如AT&T、NTT、Sprint等。
   
2. 区域ISP (regional ISP)
   在给定的区域，可能存在一个区域ISP，区域内的接入ISP与之相连，每个接入ISP向区域ISP付费。
   
3. 接入ISP
   与端系统直接相连的ISP
   
4. 多宿(multi-home)
   任何ISP（除了第一层ISP），都可以与两个或更多提供商ISP相连。这样子，在提供商之一出现故障时，仍然可以正常发送和接收分组。一个接入ISP可以选择
   
   1. 和同一区域内两个不同区域ISP相连
   2. 和两个不同区域中的区域ISP相连
      
   3. 和多个第一层ISP相连
      
   4. 同时和第一层ISP和区域ISP相连
      
5. 对等 (Peer)
   位于相同等级结构层次的一对ISP，直接把它们的网络连在一起，不进行结算，可以减少向上一级ISP提供商付出的费用。
   
6. 因特网交换点 (Internet Exchange Point, IXP)
   通常在一个有自己的交换机的独立建筑物中。IXP是一个汇合点，多个ISP在此共同对等。
   
7. 内容提供商网络 (content provider network)
   谷歌是CDN一个突出的例子。谷歌的数据中心通过专用的TCP/IP网络互联，改网络跨越全球，但独立于公共因特网。谷歌专用网络仅承载出入谷歌服务器主机的流量，并且可以直接和较低层ISP相连。
   通过创建自己的网络，CDN不仅减少了向顶层ISP支付的费用，而且对其服务最终如何交付给端用户有了更多的控制。