一、什么是 Internet
1 Internet 的组成（从结构角度）
Internet 可以看作是一个 “网络的网络（Network of Networks）”。
其基本组成包括：
1. 端系统（End Systems）
又称 主机（Host）：
- PC
- 手机
- 服务器
- IoT设备
特点：
- 运行各种网络应用
- 位于 网络边缘（Network Edge）
2. 分组交换设备（Packet Switches）
负责 转发数据包（packet）
主要设备：
- 路由器（Router）
- 交换机（Switch）
功能：
- 根据 目的地址 决定数据包的下一跳
3. 通信链路（Communication Links）
连接网络设备的传输媒介：
- 光纤
- 同轴电缆
- 双绞线
- 无线链路
关键指标：
带宽 Bandwidth
单位：bps (bit per second)4. ISP（Internet Service Provider）
互联网由 多个 ISP 互联组成的层次结构：
终端用户
│
接入ISP
│
区域ISP
│
全球ISP2 Internet 的另一种理解（从服务角度）
Internet 也可以理解为：
为分布式应用提供通信基础设施
典型应用：
- Web
- 视频流
- 在线游戏
- 社交网络
通信通过 套接字接口（Socket Interface） 提供给应用。
二、什么是协议（Protocol）
协议定义
协议是：
通信双方交换消息的格式、顺序以及在发送和接收消息时采取的动作规则
协议规定：
- 消息格式
- 消息发送顺序
- 收到消息后的处理动作
示例
人类协议：
A: What time is it?
B: 2:00网络协议：
TCP Connection Request
TCP Connection Response
HTTP GET
HTTP Response说明：
- 互联网所有通信都依赖协议
常见协议：
| 层 | 协议 |
|---|---|
| 应用层 | HTTP DNS FTP SMTP |
| 传输层 | TCP UDP |
| 网络层 | IP |
| 链路层 | Ethernet WiFi |
三、网络边缘（Network Edge）
网络边缘主要包括：
1 主机（Hosts）
分为：
Client（客户端）
Server（服务器）服务器通常部署在：
Data Center（数据中心）运行应用：
- Web
- 数据服务
2 接入网络（Access Network）
接入网络用于：
将端系统连接到 Internet
常见接入方式
1 家庭接入
典型方式：
- Cable modem
- FTTH（光纤到户）
特点：
多个用户共享带宽2 企业网络
企业网络通常：
交换机 + 路由器技术：
| 技术 | 速率 |
|---|---|
| Ethernet | 100Mbps / 1Gbps / 10Gbps |
| WiFi | 11Mbps / 54Mbps / 450Mbps |
3 无线接入
两种主要类型：
WLAN
WiFi：
802.11b/g/n
速率：11Mbps~450Mbps
范围：几十米蜂窝网络
如：
4G / 5G特点：
- 覆盖范围大
- 速率可达 Gbps
四、物理媒介（Physical Media）
数据在链路上传输的单位：
bit物理链路分为两类：
1 有线媒介（Guided Media）
信号沿 物理媒介传播
常见类型
双绞线
特点：
两根铜线扭在一起速率：
Cat5 : 100Mbps / 1Gbps
Cat6 : 10Gbps同轴电缆
特点：
- 两根同轴铜导线
- 支持宽带通信
多个信道：
每个信道100Mbps级别光纤
特点：
- 使用光信号
- 误码率低
- 不受电磁干扰
速率：
10Gbps ~ 100Gbps2 无线媒介（Unguided Media）
使用 电磁波传播信号
类型：
- WiFi
- 蜂窝网络
- 蓝牙
- 卫星通信
- 微波通信
无线传播问题：
反射
干扰
遮挡五、网络核心（Network Core）
网络核心是：
由大量路由器互联组成的网状结构作用：
在源主机与目标主机之间转发数据两种交换方式
1 电路交换（Circuit Switching）
特点：
通信前需要建立连接资源：
专用（独占）典型例子：
传统电话网络优点：
- 性能稳定
缺点：
资源利用率低
建立连接延迟2 分组交换（Packet Switching）
互联网使用的方式。
原理：
将数据拆分为多个 packet
逐跳转发存储转发（Store-and-Forward）
发送流程：
Host → Router → Router → Destination特点：
- 每一跳必须 完整接收分组
- 再转发
传输延迟：
L / R其中：
L = 分组大小(bit)
R = 链路速率(bps)六、分组交换核心功能
分组交换依赖两个核心机制：
1 转发（Forwarding）
本地操作：
根据转发表
决定数据包从哪个接口发出2 路由（Routing）
全局操作：
计算从源到目的的路径通过：
Routing Algorithm七、分组交换 vs 电路交换
| 特性 | 电路交换 | 分组交换 |
|---|---|---|
| 资源 | 独占 | 共享 |
| 建立连接 | 需要 | 不需要 |
| 利用率 | 低 | 高 |
| 延迟 | 稳定 | 可能排队 |
| 适用 | 电话 | Internet |
结论：
分组交换更适合计算机网络原因：
- 数据具有 突发性
- 可以共享带宽
本章核心总结
第一章的核心思想其实只有 5 个关键词：
Internet结构
协议 Protocol
网络边缘 Edge
网络核心 Core
分组交换 Packet Switching