因特网
因特网（Internet）一个由相互连接的计算机网络构成的全球系统，将数以亿计的计算设备连接在一起。
- 主机（host），或端系统（end system）
- 路由器（router）
- 交换机（switch）
- 通信链路（communication link）
主机通过网络供应商（Internet Service Provider, ISP）访问因特网。
主机，路由器与交换机运行各种协议（protocols）进行信息交换。
主机运行各种各样的网络应用（network applications）。
网络边缘
复杂的网络边缘（Network Edge）是主机连入网络的部分。
主机根据其功能性分为：
- 服务器（提供服务或数据）：始终在线，固定 IP，「接受」连接
- 用户（向服务器请求服务或数据）：时开时关，可能动态 IP，「发起」连接
主机间的连接：
- 用户-服务器模型（client-server model）
无服务器/点对点模型（peer-to-peer model, P2P）
主机与边缘设备（路由器，交换机）的连接：接入网络（access network）
- 住宅入网：数字用户线路 DSL，有线网（cable network），光纤网（fibre network）
- 机构入网：以太网（Ethernet）
- 移动入网：WiFi，5G/6G（均为无线入网，通过基站 base station 连接主机与边缘路由器）
网络核心
网络核心（Network Core）由互联的路由器组成。
数据在路由器间转发时有两种模式。
包交换
包交换（packet switching）是按需（on-demand）的交换。
包交换是
包交换对资源的按需共享实质上是一种
电路交换
电路交换（circuit switching）先在通讯双方间建立连接通道再开始通讯活动，该通道存在的过程中会始终占用资源。
资源：
- 如果是分频复用（frequency division multiplexing, FDM），占用带宽（bandwidth）
- 如果是分时复用（time division multiplexing, TDM），占用时隙（time frame）
- 路由器与交换机的缓冲区等
「带宽」$=$ 传输率（transmission rate）$R$，单位是比特每秒。
时延、丢包与吞吐量
包交换 vs 电路交换:
- 优势：不需要 call setup（提前建立通道），允许更多用户共用网络
- 劣势：
拥塞（congestion） ，端到端时延，带宽，甚至包是否被送达都不作保证
包交换中节点时延（nodal delay）$d_{nodal}$ 的四个来源：
- 处理时延（processing delay）$d_{proc}$：一些预处理操作（检查 header，位错误等）的时延
- 排队时延（queuing delay）$d_{queue}$
- 传输时延（transmission delay）$d_{trans}$：节点把包「推」出去所花的时间，$L/R$
- 传播时延（propagation delay）$d_{prop}$：包在节点间传播所花的时间 $d/s$，$d$ 为距离，$s$ 为链路传播率
令 $a$ 为平均每秒到达队列的包的数目，交通强度（traffic intensity）$=a\times d_{trans}$，表示平均每秒到达队列的所有比特被推出所花的时间。在设计时需保证交通强度 $\leq 1$，否则一定会频繁
吞吐量（throughput）：
- 即时吞吐量（instantaneous throughput）：经常显示给我们看
- 平均吞吐量（average throughput）
协议层
网络分层架构（layered architecture），每一层提供特定的服务（service）。
因特网协议栈（protocol stack）：自顶向下
- 应用层（application layer）：提供网络应用服务，协议有 HTTP，SMTP，DNS 等
- 传输层（transport layer）：提供进程间的数据转移服务，协议有 TCP，UDP 等
- 网络层（network layer）：提供主机间的数据路由服务，协议有 IP，路由协议等
- 链路层（link layer）：提供相邻网络设备间的数据转移服务，协议有以太网，WiFi 等
- 物理层（physical layer）：提供在传输介质上的比特转移服务
数据封装（encapsulation）与解封装（decapsulation）
- 即装入头（header）和拆出载荷（payload）
- 应用层消息（message）=> 传输层段（segment）=> 网络层数据单元（datagram）=> 链路层帧（frame）=> 物理层比特
