# 【计网修炼手册】因特网与三种交换
因特网概述
网络的网络
- 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网
- 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。
- 互联网是“网络的网络”(network of networks)。
- 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。
网络与因特网
- 网络把许多计算机连接在一起。
- 因特网则把许多网络连接在一起。
因特网发展的三个阶段
第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
- 1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。
- 人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。
第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。
- 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。
- 出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。
- 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。
因特网的标准化工作
制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段
- 因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是 RFC 文档。
- 建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为 RFC 文档。
- 草案标准(Draft Standard)
- 因特网标准(Internet Standard)
- 各种RFC之间的关系
因特网的组成
因特网的边缘部分
由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。
- 处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。
- “主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。
- 即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”
因特网的核心部分
由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）
- 网络核心部分是因特网中最复杂的部分。
- 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
* 路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 * 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 * 路由器处理分组的过程是： * 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； * 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； * 把分组送到适当的端口转发出去。- 路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。
internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。
万维网 WWW 的问世
因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。
因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。
客户软件的特点
被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。
不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
服务器软件的特点
一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。
系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。
一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
因特网的边缘部分与核心部分
分组交换
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
添加首部构成分组
- 每一个数据段前面添加上首部构成分组
分组交换的传输单元
- 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。
- 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）
分组首部的重要性
- 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
- 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
- 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。
收到分组后剥去首部
- 接收端收到分组后剥去首部还原成报文
最后还原成原来的报文
分组交换的优点
- 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
- 灵活 以分组为传送单位和查找路由。
- 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。
- 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。
分组交换带来的问题
- 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。
- 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。
电路交换
两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。
更多的电话机互相连通
- 5 部电话机两两相连，需 10 对电线。
- N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。
- 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。
使用交换机
- 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。
电路交换的特点
- 电路交换必定是面向连接的。
电路交换的三个阶段：
- 建立连接
- 通信
- 释放连接
电路交换传送计算机数据效率低
- 计算机数据具有突发性。
- 这导致通信线路的利用率很低。
