【计算机网络】第一章:计算机网络导论(Part1:计算机网络相关概念的引入)上

简介: 【计算机网络】第一章:计算机网络导论(Part1:计算机网络相关概念的引入)

目录


  • 计算机网络概述
  • 计算机在信息时代的作用
  • 计算机网络的重要功能
  • 因特网概述
  • 因特网发展的三个阶段
  • 多层次ISP结构的互联网
  • 中国互联网
  • 因特网的标准化工作
  • 因特网的组成
  • 因特网的核心部分
  • 客户服务方式 C/S
  • 对等服务方式P2P
  • 因特网的边缘部分
  • 电路交换
  • 分组交换
  • 报文交换


正文


计算机网络概述


计算机在信息时代的作用


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显著特征:数字化、信息化、网络化

数字化:我们现实中的信息都可以变为电脑能够存储和处理的0和1数据表示(010111数据流)。

一个学生的信息:姓名、年龄、地址和照片等

这些都可以存储到电脑里,存储的方式都是0/1表示的数据流。可以经过应用程序读出并可视化的表现出这些数据。


信息化:可以理解为带来的便利。比如曾经的固话到现在的移动电话,从短信交互到现在的QQ微信交互,这也都是信息化。包括淘宝的买家卖家之间的信息交互,数据处理,也都是信息化。

网络化:数据化、信息化不管是有线网络还是无线网络都离不开网络化。网络化分为三网,电信网络【最早】,计算机网络,有线电视网络。


电信网络:最早的是固定电话,国内的电信运营商把各个城市通过铜线/光纤把网连起来,目的是为了打电话。现在的电信分为移动、联通等多个运营商来维护他们。也就说电信网络原来只指电话,现在还包括了移动通讯(手机)之类的。


计算机通信:它是用的计算机网络,分为因特网和其他网络。因特网是互联网上最大的Internet,还有其他的网络,比如政府专用网络,它不和外面连接,这是为了安全起见。


有线电视网:我们家里的电视通过有线电视收看节目,这也是一个网络,叫做有线电视网。这个网络数据通向最开始是单向的,电视节目通过有线网络到你的电视上。随着发展,现在我们可以点播节目了,可以向媒体服务提供端来点播节目,也就说双向通信。也就说现在大部分电视(按照我国人口普查比例,单向通信有线电视仍占多数)仍然是单向通信,但是能够点播节目的是可以双向通信的。


我们对网络化带来生活上的便利已经出现了严重的依赖。


计算机网络的重要功能


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连通性:让设备之间彼此联通交换信息。我们一直都在使用,只有计算机联网,我们才能和其他人进行网络交互(互传文件,QQ聊天等)。

共享:提供信息共享,比如各种招聘网、网商发布的各类广告信息。还能提供软件硬件共享,假设我们有一个配置好的服务器,远程连接后,这个服务器上安装的软件/虚拟机我就可以直接使用。(很像在计算机上开了虚拟机,只不过这个虚拟机管理权未必属于你),这就是软件共享。硬件共享就是我的计算机没有连接打印机,但是另一台计算机连接了打印机,但是这两台计算机网络互连,这样我就可以在我的计算机通过网络传给另一个电脑并且利用和它直接相连的打印机打印。也就说这个打印机不一定非要接到本地才能用,通过网络也可以使用,这就是硬件共享。


因特网概述


讲因特网之前,先要明白的概念:网络、互联网、因特网。

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网络:计算机通过集线器或者交换机这样的设备组建一个局域网。这就是一个网络。这些网络设备(计算机、交换器、集线器等)都叫做节点,网线叫做链路。其中,网线的最大长度不超过100米。


不要通过交换机的个数来判定网络的数量,如果交换机接口不多,选择在交换机接口上再接一个新的交换机,两个交换机彼此相连,但是网段相同,则他们仍然是一个网络而不是两个网络。


互联网:假设上图中左图为一机房的抽象。这个机房与另一个机房需要通过路由器来连接,这样两个机房构成的网络就是互联网,也就说互联网就是网络与网络的链接结果,这样这个局域网络的规模就变大了。路由器设备可以有广域网接口,所以可以传播很远,这样通过路由器接交换机,网络中计算的数量也增加了。

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此图表示网络中的路由器。

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这是路由器的实际外貌,与接线器的实际外貌


因特网:也是互联网,特指全球最大的互联网。


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注意英语中因特网和互联网的大小写关系。计算机通过TCP/IP协议连接网络,允许在互联网中信息交互。


家庭网络

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家庭网络中猫的作用就是调制解调器。在一般情况下,由于有线网和无线网接入同一路由设备,两者的网段相同,也就说不管是移动设备连接无线网还是PC连接有线网,看似连接的方式不同实际都是处于一个网络内。如果无线网和有线网的网关不同,则两个是处于不同网络,家庭内部就构成了一个小型互联网。

图中的路由器的功能:交换机、路由器、无线设备。是一个三合一的设备

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路由功能:WAN无线接口接猫,同时LAN有线接口接内置交换机,且无线AP发射信号,然后移动设备可连接,这里的无线AP也是一个交换机的角色。


因特网发展的三个阶段


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因特网发展的三个阶段,如图所示。


第一阶段:

1969年产生了分组交换网,就是用网络设备把计算机连起来。就一个网络,没有互联

1975年产生了连接分组交换网的互联网,网络规模变大

1983年,TCP/IP成为互联网的标准协议。所以通常我们说因特网起源于1983年,但那个时候网络并未对外开放,依然用于美国国防部。TCP/IP协议是国防部研发的,没有想对外开放,所以当时该协议存在很多安全问题(因为使用该网络的都是政府自己人)。然而现在的TCP/IP协议被广泛使用,那么这些未被考虑的问题就可能被别人恶意利用,比如ARP欺骗,这是TCP/IP的先天不足。但是现在出现的IPv6已经把这个问题考虑进去了。


第二阶段:

三级结构的因特网,开始于1985年。美国国家科学基金会围绕6个大型计算机中心建设计算机网络,他们的网络一共分三级。下级的小单位建立的网络(校园网、企业网),把这些单位网络连接,接入当地的地区网。然后不同地区之间地区网使用主干网来连接起来。这样构成了三级结构。1993年主干网带宽只有45M。


第三阶段:

1993年开始,美国政府不再负责互联网运营而交给各种企业公司。这些运营公司就叫做ISP(网络服务提供商),这些ISP分层,分级(一共三级)。国内的ISP典例就是联通、电信、长城网络等。这些ISP又分级,比如小区拨号上网,然后本地运营商会分配给用户公网地址,让用户接入网络。


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多层次ISP结构的互联网


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第三层主要提供互联网接入,第二层主要是接第三层的互联网接入,第一层主要负责接第一层的互联网接入。

那么我们的服务器应该放在什么位置呢?根据规模不同,应该尽可能放在靠近一级的区域内,如果服务规模不大(如仅限中国国内),那么我们可以放在第二层ISP位置处,如果需要给全世界提供服务,则放在大公司这个位置比较合适,这样全球访问速度都比较快,因为大公司与第一层ISP直接相连。反之,如果放在第三级ISP,则其他ISP访问网络时都需要走到这个固定的位置,那么随着距离的增加,速度会很慢。


中国互联网


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比如这个ISP的国际出口带宽是822M,到其他运营商的带宽分别是155~1000M等。他们之间的链接路径很多,如果用户通过该网络连接移动互联网中的内容,速度较快,但是如果连接中国科技网时,速度会很慢,因为这是不同的运营商,而且中间链路的带宽很低。


我们可以很清楚的知道,我们下载东西,特别是从集成网站中,一般会让你选择一些下载路径。比如

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这时,选择本地运营商来下,速度比较快(联通的网络用联通下比电信网要快)。针对这种问题呢,出现了双线机房的概念。双线机房就是同时连接了多个运营商,速度比运营商之间互联速度明显快很多。因为跨运营商网络很容易造成网络拥堵(访问量很大)

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因特网的标准化工作


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整个互联网需要众多网络设备来连接,因特网协会统一制定规则,其他ISP遵守规则并生产设备。

其中因特网研究部的业务是理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。因特网工程部又分为很多领域,某个领域会集中研究一些近期的工程问题。做一个了解即可。


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