NetWork Part1

通过网络链路和交换机来传输数据的两种方式

Packet Switching（分组交换）

策略：store-and-forward （储存转发传输机制）
store and forward: entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link

queuing and loss:
if arrival rate (in bits) to link exceeds transmission rate of link for a period of time:

• packets will queue, wait to be transmitted on link
• packets can be dropped (lost) if memory (buffer) fills up (丢包)

Two key network-core functions (决定分组交换转发策略的两个重要函数)

Routeing(路由选择): determines source-destination route taken by packets

Forwarding(Packet转发): move packets from router’s input to appropriate router output. 使用转发表(forwarding table)来实现这个步骤

circuit switching(电路交换)

分配给端对端的资源为请求保留，这些资源是专用的，不可分享的。如果没有被使用则会空闲。

频分复用（FDM）和时分复用（TDM）

电路交换可使用频分复用（FDM）和时分复用（TDM）来实现一条线路的复用。
频分复用（FDM），如电台，使用不同的频率来区分不同用户。
时分复用（TDM）将一段时间划分为时间片来实现复用。

分组交换与电路交换的对比

1.相同带宽的链路情况下，分组交换可以支持更多的用户同时使用。

2.great for bursty data [适合应对突然产生的大量数据]

3.分组交换有因为数据拥挤而导致数据丢失的可能

现有的解决办法只能通过提高带宽来应对

The Structure of Network of NetWorks

IXP: Internet Exchange Point 因特网交换点
Tier1 ISP: 一级ISP

delay, loss, throughput in networks

Delay

d(nodal) : 在该节点总延时时间
d(proc): 处理时延，包括检查 bit errors，决定输出链路等。通常小于毫秒。
d(queue): 排队时延，等待transmission 环节结束的时间，取决于这个分组交换机（router）的拥挤程度。 毫秒到微秒的数量级。
d(trans): 传输时延。 d = L/R. L:packet length R: link bandwidth 毫秒到微秒的数量级。
d(prop): propagation delay。 传播时延，从当前节点到下一个节点的时间。d = length/s. length为物理链路长度。 s为传播速度。(~2x108 m/sec) 广域网中，为毫秒数量级。

传输时延是路由器（router）将packet发出所需时间，由Packet length 和 link bandwidth 决定.
而传播时延是一个bit从一台router到另一台router所需的时间，他是两台路由器之间距离的函数.

设R为链路带宽（bit per seconds），L为数据包大小(bit)，a为平均到达率（每隔多少秒到达一个包，单位秒）
则有:
(L*a)/R 约等于0时：d(queue) 很小
(L*a)/R 约接近1时：d(queue) 较大
(L*a)/R > 1 时， d(queue) 无限，因永远有新数据包到达并等待，平均等待时间将为无限长。

Loss

queue (aka buffer) preceding link in buffer has finite capacity.
packet arriving to full queue dropped (aka lost 丢包)
lost packet may be retransmitted by previous node, by source end system, or not at all

Throughput(吞吐量)

throughput: rate (bits/time unit) at which bits transferred between sender/receiver

protocol layers, service models

Why Layering

• 分层提供了一种结构化方式来讨论系统组件，而模块化使更新系统组件更容易。

因特网的分层

数据根据分层的协议的深入而添加首部

Network security

Denial of Service (DoS)

攻击者使用虚假的流量来占用资源（带宽，服务器资源），使得资源不可用于合法用途。

packet “sniffing”

packet 嗅探
攻击者记录经过的所有包，里面有可能包括机密信息

IP spoofing

IP欺骗
发送带有虚假source address的信息