在看下面的内容之前，我们先思考一些问题，因特网的一个重要功能是数据的传
递，而在传递数据的过程中，数据会通过哪些物理媒介从一端到另一端呢？在数
据传输的过程中，必然会经历不同的物理媒介，那么在这些媒介物中数据又是以
怎样的方式存在的？数据的组织形式是怎样的，是否存在一个标准来规范数据的
传输形式？因特网上必然不止一个用户，即存在众多的端系统，那么数据又是如
何找到正确的，最短的通向目的地的路径？在这段路径中，当数据从一个物理媒
介被发送到另有一个物理媒介时，数据时如何交换的？整个数据在传输过程中又
如何保证数据的传输速度和数据安全？
什么是因特网？
粗略定义：因特网（Internet）是一组全球信息资源的总汇。由许多小的网络
（子网）互联而成的一个逻辑网，每个子网中连接着若干台计算机（主机）。
Internet以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由
器和公共互联网而成。在描述因特网时可根据过它的硬件、软件组成或根据基
础设施向分布式应用程序提供的服务来描述。
因特网的发展历程？
计算机网络和今天的因特网最早是在20世纪60年代早期出现，那时电话网
时世界上使用最广泛的通信网络，但随着计算机变得越来越重要和分时计
算机的出现，如何将计算机连接在一起并被不同地理位置上的用户共享成
了人们应该思考的问题。
在1961-1972年，分组交换（作为电路交换的一种有效的、健壮的替换技术）
出现了。
ARPAnet计划，世界上第一个分组交换计算机网络，在1972年，ARPAnet端
系统之间的第一台主机到主机协议（NCP）在此时完成，随着端到端协议的
使用，可以写应用于计算机网络的各种应用程序。
在1972-1980年，随着网络的数目不断增加，人们开始研制将网络连接到一
起的体系结构（网络的网络，即网络互联）。这些体系结构原则被具体表
达在TCP协议中。
在1980-1990年，随着网络数量的激增，处于不同地理位置的人与物通过计
算机网络被连接在一起。在ARPAnet界中，因特网的体系结构变得逐渐清晰
起来，1983年，TCP/IP作为ARPAnet的新的标准主机协议被正式部署，替代
NCP协议。
20世纪90年代以后，互联网爆炸，互联网革命与很快到来的商业化事件出现，
各种万维网（World Wide Web）应用程序的出现，将各个家庭、企业带入因
特网。各个互联网公司出现。
通过因特网将端与端连接起来的过程中经过了哪些路径？
路径：一个分组从一个终端被发出，经过一系列的通信链路和分组交换机到达
目的地主机经过的中间器件。
所有的主机（端系统）通过通信链路和分组交换机连接到一起。端系统通
过因特网服务商ISP介入因特网。各个ISP为端系统提供各种不同类型的网
络接入。那么接入方式有哪些？
接入网：将端系统连接到其他边缘路由器的物理链路。
家庭接入：数字用户线DSL、电缆、FTTH、拨号、卫星
企业（和家庭）接入：以太网和WiFi
广域无线接入：3G、4G、LTE
物理媒介：
主机host：PC、工作站、电视等于因特网相连接的设备
通信链路：有多种通信链路，它们由不同材料组成（同轴电缆、光纤、无
线光谱等）不同的链路传输数据的速度不同。链路的传输速率：bit/s bps
引导型媒介：电波延固定媒介前行，如：光缆、同轴电缆、双绞铜线、
非引导型媒介：电波在空气或外层空间中传播，如：无线局域网或数字卫星
分组交换机：从它的一条通信链路接收到达的分组，并从它的另一条通信
链路转发该分组。在当今因特网中最常见的有路由器和链路层交换机。在
转发该分组时，使用分组的目的地址来索引转发表并决定适当的出链路。
每个路由器都具有一个转发表，而转发表的设置是通过因特网具有的一些
特殊的路由选择协议来自动设置。
通过网络链路和交换机移动数据的两种基本方法是分组交换和电路交换。
分组交换：多数分组交换机在链路的输入端使用存储转发传输（即交换机能
够开始向输出链路传输某个分组的第一个比特之前，必须接收到整个分组）
分组交换中的时延、丢包和吞吐量
时延分类：
处理时延：检查分组首部和决定分组导向何处所需要的时间
排队时延：一个特定分组的排队时延取决于先期到达的正在排
队等待向链路传输的分组数量
传输时延：由于交换机能够开始向输出链路传输某个分组的第
一个比特之前，必须接收到整个分组，这个等待的
时间就是传输时延 = L 分组长度 / R 链路传输速率
传播时延：从链路起点到交换机所用的时间
端到端的总时延等于各个时延相加。
丢包：一条链路前的队列只有有限的容量，当到达的分组发现一个满的队
时，该分组将会丢失。即流量强度大于1
流量强度：比特到达队列的平均速率 La / R 链路传输速率
设计系统时流量强度不能大于1
计算机网络中的吞吐量 = min{Rc, Rs}，即瓶颈链路的传输速率
电路交换：在电路交换网络中，在端系统间通信回话期间，预留了端系统间
通信延路劲所需要的资源（缓存、链路传输速率）。在发送方能够发送信息
之前，该网络必须在发送方和接收方之间建立一条连接（电路）。
电路交换网络中的复用：
频分复用FDM：链路的频谱由跨越链路创建的所有连接共享，在连接
期间，链路为每条连接专用一个频段，该频段的宽度叫做带宽
时分复用TDM：时间被划分为固定区间的帧，并且每帧又被划分为固
定数量的时隙。在循环的TDM帧中每条电路被分配相同的专用时隙。
分组交换差不多总能提供了与电路交换相同的性能，并且允许在用户数量是其
三倍的情况下也是如此
协议：
因特网中信息的接收和发送需要有一定的规则来控制，这些就是各个因特
网部件中都需要运行的协议protocol。
那什么是协议？
协议就是一个大家都认同的标准，它规范了因特网中两个或多个通信
实体之间活动。因特网中广泛使用了协议，不同的协议用于完成不同
的通信任务。
一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，
以及在报文发送、接收或其他时间所采用的的动作。
协议层次及其服务类型：
为了给网络协议的设计提供一个结构，网络设计者以分层的方式组织
协议以及实现这些协议的网络硬件和软件
每个层次在本层中执行某些动作并直接使用下层的服务、为更高层提
供服务
分层的一个潜在缺点：一层可能冗余较低层的功能；某层的功能可能
仅需要在其他某层才出现的信息，这违反了层次分离的目标。
各层的协议被称为协议栈：
五层因特网协议栈 七层ISO OSI参考模型
应用层 应用层
运输层 表示层
网络层 会话层
链路层 运输层
物理层 网络层
链路层
物理层
我们将位于应用层的信息称为报文，运输层的信息称为报文段，网络
层的信息称为数据报，链路层的信息称为帧