• 互联网基础设施基础形成：连接了数百万计的计算设备（主机/终端系统）。

• 通过通信链路（光纤、铜缆、无线电、卫星）连接，具有传输速率（带宽）。

• 使用分组交换机（路由器和交换机）转发数据包。

• 互联网被定义为“网络的网络”，由互连的ISP组成。

• 协议（如TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11）控制消息的发送和接收。

• 互联网标准由IETF通过RFC定义。

• 互联网作为基础设施，为Web, VoIP, email, games, e-commerce, social nets等应用提供服务。

• 提供编程接口，使应用能够通过连接互联网发送和接收消息。

• 协议概念的出现：网络协议被定义为控制互联网中所有通信活动。

• 协议定义了网络实体之间发送和接收的消息的格式、顺序以及采取的操作。

• 通过人类协议（如问候、提问）与网络协议进行类比。

• 网络分层概念的提出：由于网络复杂性，提出分层结构来组织网络。

• 通过航空公司功能分层进行类比（机票、行李、登机口、起飞/降落、飞机路线）。

• 每层通过自身内部操作实现服务，并依赖下层提供的服务。

• 互联网协议栈的形成（自顶向下）：应用层： 支持网络应用（FTP, SMTP, HTTP）。

• 传输层： 处理数据传输（TCP, UDP）。

• 网络层： 将数据报从源路由到目的地（IP, 路由协议）。

• 链路层： 在相邻网络元素之间传输数据（以太网, 802.11 (WiFi), PPP）。

• 物理层： 线缆上的比特。

• OSI参考模型的提出：一个包含七层的参考模型，包括表示层（处理数据含义，如加密）和会话层（同步、检查点）。

• 互联网协议栈缺少表示层和会话层，这些服务需要在应用层实现。

• 网络边缘和核心的概念定义：网络边缘： 包括主机（客户端和服务器，服务器通常在数据中心）。

• 接入网络和物理介质： 有线和无线通信链路。

• 网络核心： 互连的路由器，“网络的网络”。

• 物理介质的发展：有导介质： 信号在固体介质中传播，如铜缆、光纤、同轴电缆。

• 同轴电缆：双向，宽带，用于住宅互联网。

• 光纤电缆：玻璃光纤携带光脉冲，高速（10s-100s Gbps），低错误率，不受电磁干扰。

• 双绞线：绝缘铜线，用于以太网（100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps）。

• 无导介质： 信号自由传播，如无线电。

• 分组交换和电路交换的概念提出：分组交换： 主机将消息分解成数据包，路由器逐跳转发，每个数据包以全链路容量传输。涉及存储转发，可能出现排队延迟和丢包。具有转发（将数据包从输入移到输出）和路由（确定源到目的地的路径）两个关键功能。

• 电路交换： 为源和目的地之间的“呼叫”分配并保留端到端资源。资源专用，提供电路般的性能保证。可以使用FDM或TDM。

• 延迟的来源和衡量：定义了四种数据包延迟来源：

• 处理延迟 (dproc)： 检查错误，确定输出链路（通常小于毫秒）。

• 排队延迟 (dqueue)： 在输出链路等待传输的时间（取决于拥塞程度）。

• 传输延迟 (dtrans)： 将整个数据包推送到链路所需的时间 (L/R)。

• 传播延迟 (dprop)： 比特从链路起点到终点传播所需的时间 (d/s)。

• 通过“大篷车”类比解释传输延迟和传播延迟的区别。

• 排队延迟： 取决于流量强度 (La/R)，La/R接近0时延迟小，大于1时延迟无限。

• 使用traceroute程序测量从源到目的地的路由器的延迟。

• 丢包的概念：由于前一个链路的队列容量有限，到达满队列的数据包会被丢弃。

• 丢失的数据包可能被前一个节点、源终端系统重传，或者不重传。

• 吞吐量的概念和瓶颈链路：吞吐量： 比特在发送方/接收方之间传输的速率（比特/时间单位），有瞬时和平均吞吐量。

• 瓶颈链路： 限制端到端吞吐量的端到端路径上的链路。

• Web和HTTP的应用层协议：Web页面： 由对象组成（HTML文件，图像，Applet等），每个对象通过URL寻址。

• HTTP (超文本传输协议)： Web的应用层协议，基于客户端/服务器模型。

• 客户端： 浏览器，请求、接收并显示Web对象。

• 服务器： Web服务器，响应请求发送对象。

• HTTP使用TCP：客户端发起TCP连接（通常端口80），服务器接受连接，交换HTTP消息，然后关闭TCP连接。

• HTTP是“无状态的”：服务器不维护过去的客户端请求信息。有状态协议更复杂。

• HTTP连接类型：非持久HTTP： 每个TCP连接最多发送一个对象，然后关闭。下载多个对象需要多个连接。响应时间通常为 2*RTT + 文件传输时间。

• 持久HTTP： 服务器在发送响应后保持连接打开。同一客户端/服务器之间的后续HTTP消息通过同一连接发送。下载多个对象可能只需要一个RTT。

• HTTP消息格式和方法：HTTP请求消息： ASCII格式，包括请求行（GET, POST, HEAD等方法）、头部行和可能的实体主体。

• GET： 请求URL指定的对象（最常用）。

• POST： 客户端提交数据（如表单）。

• PUT： 上传对象到服务器的特定路径。

• DELETE： 删除服务器上的对象。

• HEAD： 类似GET，但不返回请求的对象（常用于调试）。

• HTTP响应消息： 包括状态行（协议版本、状态码、状态短语）、头部行和响应数据（如HTML文件）。

• HTTP响应状态码： 指示请求结果（如 200 OK, 301 Moved Permanently, 400 Bad Request, 404 Not Found）。

• 用户-服务器状态：Cookie技术：为了克服HTTP的无状态性，使用Cookie技术识别用户。

• Cookie技术包括：HTTP响应消息中的Set-cookie:头部行，后续HTTP请求消息中的Cookie:头部行，用户主机上的cookie文件，以及Web站点的后端数据库。

• 通过后端数据库中存储的用户ID和cookie文件中记录的ID实现状态管理。

• Cookie可用于授权、购物车、推荐和用户会话状态（如Web邮件）。

• 隐私问题： Cookie允许网站了解用户很多信息。

Internet and Protocols

图中各角色含义和职责

总结关键词

• ✅ Hosts = 终端用户设备

• ✅ Routers = 网络的“交通警察”

• ✅ Hosts之间不能直接通信，必须依赖routers转发数据包

• ✅ 数据在网络中以“分组 packet”形式移动，routers根据地址做路径选择

1. 互联网接入：提供用户连接到互联网的服务。

2. 域名注册：帮助用户注册和管理域名。

3. 电子邮件服务：提供电子邮件账户和相关服务。

4. 网络托管：为网站提供存储和访问服务。

5. 技术支持：为用户提供技术支持和故障排除服务。

End systems

Internet

1. an infrastructure that provides services to applications

2. provides programming interface to apps

Protocols

Layers

Internet Protocol Stack

1. application： supporting network application 这就是比较上层了，顶层架构 依赖它所定义的协议来保证互联、交互与语义的统一性

2. transport: process data transfer (TCP,UDP)就是包的传递

3. network: 这个就是处理如何到想要去的地方

4. link 邻接点间的传输

5. physical 物理传输介质

Network Edge and Links

Physical media

• guided media: signals propagate in solid media: copper, fiber, coax

• unguided media: signals propagate freely, e.g., radi

Network Core

1. packet-switching

Store-and-forward

Delays

1. 本地网络（跳 1）

• 192.168.41.27：你的本地网关（家用或校园网路由器）。

• 延迟在 3–13 ms 之间，说明本地网络非常畅通。

2. 校园/公司内部网络（跳 2–5）

• 这些都是私有地址（10.x.x.x、172.21.x.x），对应你校园或公司内网的多级交换/路由设备。

• 延迟大致在 8–40 ms 范围，可能是在不同楼层或不同机房之间跳转，但都在可接受范围内。

3. 核心出口节点（跳 6–7）

• 跳 6 的延迟骤升到 100–136 ms：极有可能是你的校园网或 ISP 出口点，已跨越某条长距离链路（如城际或跨州）。

• 跳 7 延迟又降至 9–33 ms：表明从出口到下一个节点可能是在同一区域内，或回到骨干网内更高速的链接。

4. AARNet 骨干网络（跳 8–9）

• 你经过了 澳大利亚学术网（AARNet） 的边界路由器节点，延迟稳定在 10–22 ms。

• 骨干链路性能良好，为后续跨国传输做好了准备。

5. Google 网络边缘 & 最终服务器（跳 10–12）

• 跳 10 出现了一次 121 ms 的峰值，可能是该路由器短时负载高或检测到丢包重传；但随后在跳 11–12 延迟又恢复到 6–23 ms。

• 跳 12 最终到达 Google 的香港节点，平均延迟约 14 ms，非常低，说明你访问的是离你很近的 Google 数据中心。

整体结论

1. 路径总跳数 12 跳，并且每一段都在合理范围内，说明网络拓扑正常。

2. 瓶颈位于跳 6 到跳 7 之间：这是你的校园/ISP 出口跨越长距离链路的地方。

3. 最终延迟 < 30 ms，访问 Google 体验非常流畅。

Throughput

📌 总结一句话：

图中展示了：吞吐量是指服务器与客户端之间实际能传输数据的速率，它受限于路径中最慢的一段链路（最小带宽），并且可分为瞬时速率和平均速率两种视角。

Web and HTTP

cookies

1. Data‐unit Definitions

1. Application‐layer message
• The chunk of data generated by an application‐layer protocol (e.g.\ an HTTP request/response, SMTP mail message, DNS query).
• Contains only application‐specific fields (headers, body), with no notion of ports or IP addresses.

2. Transport‐layer segment
• The unit passed between the transport layer (TCP or UDP) and the network layer.
• Consists of a transport header (source/destination port, sequence/ack numbers, flags, checksum) plus the application payload.

3. Network‐layer datagram
• Also called an IP datagram.
• Comprises an IP header (source/destination IP addresses, TTL, protocol field, checksum) and the encapsulated transport segment.

4. Link‐layer frame
• The packet format used on a particular physical link technology (Ethernet, Wi-Fi, PPP, etc.).
• Contains a link‐layer header/trailer (e.g.\ source/destination MAC, EtherType/length, CRC) surrounding the IP datagram (or other network‐layer payload).

2. Layer Processing by Device Type