网络层的设计要点：

• 存储-转发分组交换
• 向传输层提供服务：独立于路由器技术、路由器数量类型拓扑关系对传输层不可见、跨越多个LAN和WAN进行统一编址
• 无连接服务的实现：数据报、数据报子网
• 面向连接服务的实现：虚电路（VC，virtual circuit）、虚电路子网；要求建立电路、路由器建立表项、分组只含VC号而不需目标和源地址、路由失效将终止、容易实现服务质量和拥塞控制

介质访问控制子层（MAC，medium access control）：用于确定多路访问信道的下一个使用者，属于数据链路层底下部分。用于LAN中，而WAN是用点对点连接（卫星除外）。

设计要点

• 为网络层提供服务：无确认的无连接服务、有确认的无连接服务、有确认的面向连接服务
• 处理传输错误
• 流控制：基于反馈的流控制、基于速率的流控制

数据通信的理论基础

• 傅里叶分析
• 带宽：传输过程中振幅不会明显减弱的一段频率范围
• 尼奎斯特定理：无噪声、有限带宽信道的最大传输率=2Hlog2(V) b/s
• 香农定理：带宽为H，信噪比为S/N的信道最大传输率=Hlog2(1+S/N)

顾名思义，计算机网络是指计算机连接而成的网络。但我们首先还是需要区分一下计算机网络和分布式系统：

• 分布式系统 对于用户是一个统一的整体，只有一个模型或泛型，由操作系统之上的中间件负责实现。 eg. 万维网(world wide web)
• 计算机网络 大量独立的计算机互相连接起来共同完成计算任务。

基本的图算法

图的表示

图 G=(V,E) 可以用两种标准表示方法表示。

1. 邻接链表：由一个包含 |V| 条链表的数组 Adj 构成，每个结点有一条链表。

   权重图：直接将边 (u,v) 的权重值 w(u,v) 存放在 u 的邻接链表里。 邻接链表表示 稀疏图（边的条数|E|远小于$|V|^2$）时非常紧凑。

2. 邻接矩阵：由$|V|\times |V|$的矩阵 $A=(a_{ij})$ 表示： $a_{ij}= \begin{cases} 1,~if~(i,j)\in E\
   0,~other \end{cases} $

   邻接矩阵更适合表示 稠密图、需要快速判断任意两个点是否相连的图。

B树

• B树类似于红黑树。他们在降低磁盘I/O操作数方面更好一些。因为B树的分支因子可以非常大，所以其高度要比红黑树小得多。
• B树是以一种自然的方式推广了的二叉搜索树。

B树的定义

我们假定，任何与 关键字相联系的 卫星数据将与关键字一样存放在同一结点中，并随着关键字一起移动。一棵B树T是具有以下性质的有根树（根为T.root）：

B+树是B树的变种。

1. 每个结点x有如下属性： a. x.n，表示结点x中的关键字个数 b. x.n个关键字以非降序排列 c. x.leaf，表示x是否为叶结点
2. 每个内部结点包含 x.n+1 个指针指向孩子们 c[i]
3. x 中的关键字 x.key[i] 对子树中的关键字 k[i] 进行分割，n个关键字，n+1个子树
4. 每个叶结点有相同的深度，即树的高度h
5. 每个结点的关键字数由 最小度数（minimum degree）t>=2控制： a. 除根节点外，每个结点至少含 t-1 个关键字 b. 每个结点至多含 2t-1 个关键字

如果 n>=1，那么对任意一棵包含n个关键字、高度为h、最小度数t>=2 的B树T，有 $h\leq \log_t \frac{n+1}{2}$