Ch1

  • Protocol : 定義網路實體上messages傳輸間的格式、順序與其在傳輸中接收到訊息後的行為
  • Access Networks :
    • Cable-based Access :
      • Frequency Division Multiplexing(FDM/分頻多工) : Data或電視訊號在共享電纜中用不同頻率去傳輸
      • 使用HFC(Hybrid Fiber Coax/混合光纖同軸電纜)
      • 網路源頭來自ISP，接著透過Cable Headend，讓各家能共享存取網路
    • Digital Subscriber Line(DSL) :
      • 使用現有電話線連接Central Office中的DSLAM
      • 在DSL線路中 :
        1. Data向Internet傳輸
        2. Voice向Telephone net傳輸
    • Wireless Access Networks :　
      • Wireless Local Area Networks(WLANs/無線區域網路) :
        1. 通常在建築物內或周圍
        2. EX : WiFi
      • Wide-area Cellular Access Networks :
        1. 由行動網路運營商提供服務
        2. EX : 4G、5G
  • Network Edge / Hosts :
    • 將應用程式的訊息切成一塊一塊Packets
    • 每個Packet長度為$L$ bits
    • Link傳輸速率為$R$ bits/sec，這也就是Link capacity / Link bandwidth
    • Packet Transmission Delay = $L/R$ secs
  • Links :
    • 名詞解釋 :　
      • Guided Media : 信號在固體介質中傳播，EX : 銅、光纖、同軸電纜
      • Unguided Media : 信號自由傳播，EX : Radio
    • Twisted pair(TP/雙絞線) : 兩根絕緣銅線
    • Coaxial cable(同軸電纜) :
      • 雙向
      • 電纜上有多個Frequency Channels
    • Fiber optic cable(光纖) :
      • 玻璃纖維攜帶光脈衝，每一脈衝為1 bit
      • 高速點對點傳輸
      • 錯誤率低
    • Wireless radio :
      • 散播性
      • Half-duplex(半雙工) : 同一時間只允許一裝置傳送資料
      • 易受反射、物體阻擋、干涉影響
    • Radio link types :
      1. 地面微波
      2. WLANs，EX : WiFi
      3. Wide-area，EX : 5G
      4. 衛星
  • Network Core :

    • ==Packet Switching== :

      • 定義 : 沿著Link路徑，將Packe以Full Link Capacity傳輸
      • Transmission delay : 上面的$L/R$
      • Store and forward : 整個Packet必須完全抵達Router，然後才能繼續傳輸
      • 假設Pakcet有$n$個，則End-end Delay = $nL/R$
      • Packet queuing and loss :
        • 如果Packet抵達速度 > 傳輸速度，則會Output Link上出現Queue的狀況發生
        • 若Router的Buffer滿了，Packet就會被丟棄掉

    • 兩大核心動作 :

      1. ==Routing== : 是以整體Routers的角度，去確定封包從來源到目的地的路徑
      2. ==Forwarding== : 以單一Router的角度，去把輸入Packet從Router的輸入端移動到適當的輸出端。

    • ==Circuit Switching== :

      • 特性 :
        • 專用一條Link，不共享
        • 傳輸保證性
        • Link可能會idle
        • EX : 傳統電話線
      • 差別 :
        • Frequency Division Multiplexing (FDM/分頻多工) : 切割頻率，各自傳輸
        • Time Division Multiplexing (TDM/分時多工) : 分配時段週期性傳輸，雖然能以該線路之最大速率去傳輸，但只能在該時段進行

    • 差異 :

      Packet Switching Circuit Switching
      優點 沒有單一使用者獨佔一條線路的問題，也不需預先建立Link 可確保運輸的完整性
      缺點 可能會出現Packet Queuing & lost 預先建立Link，且有FDM/TDM之分段問題
  • Internet Service Providers (ISPs) :　
    • 由許多Routers組成
    • Peering Link : 連接ISP之間的線路
    • Internet Exchange Point(IXP) : Peering Link間的中繼站
    • Regional ISP
    • Tier-1 Commercial ISPs : 包含國內和國際，EX: AT&T
    • Content Provider Networks : 可能會運行自己的網路，以讓服務和內容更接近user，通常會繞過Tier-1 ISP與Regional ISP，EX: Google、Microsoft…
  • Performance :
    • Delay差別 :

      • Nodal Processing : 封包在路由器中時，要檢查封包Header的check bits 是否有誤，還要決定配送的路徑。

      • Queuing Delay : 路由器無法立即配送封包，因此出現封包在路由器中排隊的狀況

        • $\alpha$與$L/R$之關係($\alpha$ : Packet抵達速率)
          1. La/R ~ 0 : Queuing Delay較小
          2. La/R → 1 : Queuing Delay較大
          3. La/R > 1 : 無限Delay

      • Transmission Delay : 將封包中的每個bit從路由器裡面組成一個封包，並上傳到線路上所需的等待時間。

      • Propagation Delay : 封包在實體線路上所需的運輸時間，也就是從一路由器傳輸到另一路由器之間所花費的時間。

    • Traceroute :
      • 向傳輸路徑上的每個Router發送三個Packet(probes)
      • 測量傳輸與回覆之間的時間間隔
    • Packet Loss解決方案 :
      1. 由上一個節點重發
      2. 由Source重發
      3. 根本不重發
    • Throughput(吞吐量) :
      • 定義 : 二網路節點在一段時間內，bits的傳輸量，設備能接收的最大速率
      • 分為instantaneous(瞬時)與average
      • Bottleneck Link(瓶頸鏈路) : 在二節點路徑中最壓抑吞吐量的那條路
  • Network Security :
    • Virus(病毒) : 自我複製感染、可以快速蔓延
    • Worm(蠕蟲) : 自我複製感染、可以快速蔓延，但不需要附在別的程式內，也不用使用者介入操作
    • Spyware Malware (間諜軟體) : 監視、追蹤和回電子蹤跡給間諜軟體作者
    • Botnet(殭屍網路) : 用於散播垃圾郵件、執行DoS攻擊
    • Denial of Service(DoS/阻斷服務攻擊) : 透過傳遞大量封包淹沒目標伺服器，使其他使用者無法使用該資源
    • Packet Sniffing(側錄封包) : 在雜亂的網路介面中讀取所有通過之封包，常發生於廣播性媒介(EX: 共享Ethernet、無線)
    • IP Sniffing(IP監聽) : 假造修改來源的IP address
  • Layer :
    • 優點 :
      • 明確的結構以便識別複雜系統各部分之間的關係
      • 模塊化簡化了維護和系統更新
    • 分層 :
      1.　Application : SMTP、HTTP
      2.　Transport : TCP、UDP
      3.　Network : IP、routing protocols
      4.　Link : Ethernet、WiFi
      5.　Physical
    • Switch : Physical + Link
    • Router : Phsical + Link + Network
      • ISO/OSI模型 :
      1. Session : 數據傳輸中設定和維護網路中兩台電腦之間的通訊連接
      2. Presentation : 把數據轉換為能與接收者的系統格式相容並適合傳輸的格式