計算機網絡 - 概述

「網絡的網絡」

網絡之間能夠經過路由器鏈接起來，造成覆蓋範圍更大的計算機網絡。這樣的網絡稱做「互連網」(internet)。
習慣上，與網絡相連的計算機常稱爲主機 (host)。緩存

這裏須要區分 internet與 Internet。
前者是一個通用名詞，泛指由多個計算機網絡互連而成的計算機網絡。
後者指當前全球最大的、開放的、由衆多網絡互相鏈接而成的特定互連網，採用 TCP/IP協議族做爲通訊規則。
Internet具備兩個重要特色： 連通性 (connectivity) 和 共享 (Sharing)

互連網目前發展到第三階段，出現了互聯網服務提供者 ISP (Internet Service Provider)，逐漸造成了多層次ISP結構的互聯網。
根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數目的不一樣，ISP分爲：主幹 ISP、地區 ISP 和 本地 ISP。服務器

咱們所謂的所謂「上網」就是指「（經過某ISP得到的IP地址）接入到互聯網」。網絡

我國主要ISP有電信、聯通、移動等， 它們在各個地方埋網線，有本身的主機、 咱們出錢連入他們的網絡，就能訪問上網了。
有一些網站站點放在電信機房中，咱們電信網去訪問，就會比較快，由於通往主機那邊的地址的方式不少，若是電信網訪問放在聯通主機房中的網址，則相對會受到影響。

互連網的組成

從互聯網的工做方式上看，能夠劃分爲兩大塊：
(1) 邊緣部分： 由全部鏈接在互聯網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通訊（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。這些主機又稱爲端系統 (end system)。框架

(2) 核心部分：由大量網絡和鏈接這些網絡的路由器組成。這部分是爲邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。socket

端系統間通訊

「主機A與主機B進行通訊」實際上指：運行在主機A上的某個程序和運行在主機B上的另外一個程序進行通訊。tcp

端系統（主機）之間的通訊方式一般可劃分爲兩大類：ide

• 客戶-服務器方式（C/S方式）
• 對等方式（P2P方式）

客戶-服務器方式(C/S方式)

客戶 (client) 和服務器 (server) 都是指通訊中所涉及的兩個應用進程。
客戶-服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關係。
客戶軟件的特色：被用戶調用後運行，在打算通訊時主動向遠地服務器發起通訊（請求服務）。所以，客戶程序必須知道服務器程序的地址。網站

客戶是服務的請求方，服務器是服務的提供方。ui

服務請求方和服務提供方都要使用網絡核心部分所提供的服務。

對等方式(P2P方式)

對等鏈接是指兩個主機在通訊時並不區分哪個是服務請求方仍是服務提供方。
只要兩個主機都運行了對等鏈接軟件 (P2P 軟件) ，它們就能夠進行平等的、對等鏈接通訊。
雙方均可如下載對方已經存儲在硬盤中的共享文檔。
對等鏈接方式從本質上看仍然是使用客戶服務器方式，只是對等鏈接中的每個主機既是客戶又是服務器。spa

對等鏈接工做方式可支持大量對等用戶（如上百萬個）同時工做。

互聯網的核心部分

網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都可以向其餘主機通訊（即傳送或接收各類形式的數據）。
在網絡核心部分起特殊做用的是路由器 (router)。
路由器是實現分組交換 (packet switching) 的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。
從通訊資源的分配角度來看，「交換」就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。

電路交換

每一部電話都直接鏈接到交換機上，而交換機使用交換的方法，讓電話用戶彼此之間能夠很方便地通訊。
所採用的交換方式就是電路交換 (circuit switching)。

電路交換一定是面向鏈接的。

電路交換分爲三個階段：

• 創建鏈接：創建一條專用的物理通路，以保證雙方通話時所需的通訊資源在通訊時不會被其餘用戶佔用；
• 通訊：主叫和被叫雙方就能互相通電話；
• 釋放鏈接：釋放剛纔使用的這條專用的物理通路（釋放剛纔佔用的全部通訊資源）。

分組交換

分組交換網以「分組」做爲數據傳輸單元。
依次把各分組發送到接收端（假定接收端在左邊）。
每個分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信息。
分組交換網中的結點交換機根據收到的分組首部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點交換機。
每一個分組在互聯網中獨立地選擇傳輸路徑。
用這樣的存儲轉發方式，最後分組就能到達最終目的地。

三種*交換方式的比較：

交換方式	特色
電路交換	須要先創建鏈接比特流連續的從原點直達終點，隨後釋放鏈接
報文交換	整個報文傳送至相鄰結點，所有儲存下來後查找轉發表，轉發至下一個結點
分組交換	單個分組傳送到相鄰結點，存儲後查找轉發表，轉發至下一個節點（存儲轉發）

*在 20 世紀 40 年代，電報通訊也採用了基於存儲轉發原理的報文交換 (message switching)。
報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等。如今報文交換已經不多有人使用了。

互聯網核心部分中的路由器之間通常都用高速鏈路相鏈接，而在網絡邊緣的主機接入到核心部分則一般以相對較低速率的鏈路相鏈接。
主機的用途是爲用戶進行信息處理的，而且能夠和其餘主機經過網絡交換信息。路由器的用途則是用來轉發分組的，即進行分組交換的。

路由器處理分組的過程是：

• 把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；
• 查找轉發表，找出到某個目的地址應從哪一個端口轉發；
• 把分組送到適當的端口轉發出去。

在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。

計算機網絡的類別

按做用範圍分類

廣域網 WAN (Wide Area Network)：做用範圍一般爲幾十到幾千千米。
城域網 MAN (Metropolitan Area Network)：做用距離約爲 5 ~ 50 千米。
局域網 LAN (Local Area Network) ：侷限在較小的範圍（如 1 千米左右）。
我的區域網 PAN (Personal Area Network) ：範圍很小，大約在 10 米左右。

按照網絡的使用者進行分類

公用網 (public network)
按規定交納費用的人均可以使用的網絡。所以也可稱爲公衆網。
專用網 (private network)
爲特殊業務工做的須要而建造的網絡。

用來把用戶接入到互聯網的網絡

接入網 AN (Access Network)，它又稱爲本地接入網或居民接入網。
接入網是一類比較特殊的計算機網絡，用於將用戶接入互聯網。是從某個用戶端系統到互聯網中的第一個路由器（也稱爲邊緣路由器）之間的一種網絡。
接入網自己既不屬於互聯網的核心部分，也不屬於互聯網的邊緣部分。

計算機網絡的協議體系

OSI 與 TCP/IP

爲了使不一樣體系結構的計算機網絡都能互連，國際標準化組織 ISO 於 1977 年成立了專門機構研究該問題。
他們提出了一個試圖使各類計算機在世界範圍內互連成網的標準框架，即著名的開放系統互連基本參考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，簡稱爲 OSI。

法律上的 (de jure) 國際標準 OSI 並無獲得市場的承認。
非國際標準TCP/IP卻得到了最普遍的應用。TCP/IP 常被稱爲事實上的(de facto)國際標準。

網絡協議的三個組成要素
語法：數據與控制信息的結構或格式 。
語義：須要發出何種控制信息，完成何種動做以及作出何種響應。
同步：事件實現順序的詳細說明。

OSI 的七層協議體系結構的概念清楚，理論也較完整，但它既複雜又不實用。
TCP/IP 是四層體系結構：應用層、運輸層、網際層和網絡接口層。
但最下面的網絡接口層並無具體內容。
所以每每採起折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優勢，採用一種只有五層協議的體系結構。

五層協議體系

	名稱	協議	PDU	中繼系統	地址
5	應用層	HTTP,SMTP	網關	報文
4	運輸層	TCP,UDP	報文段	網關	端口（socket）
3	網絡層	IP	IP數據報(Packets)	路由器	IP地址
2	數據鏈路層	PPP,CSMA/CD(Ethernet),CSMA/CA*(Wi-Fi)	幀	網橋/橋路器	MAC地址
1	物理層	802.11	比特	轉發器

無線局域網標準802.11的MAC和802.3協議的MAC很是類似，都是在一個共享媒體之上支持多個用戶共享資源，由發送者在發送數據前先進行網絡的可用性檢測。
在802.3協議中，是由一種稱爲CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的協議來完成調節，這個協議解決了在Ethernet上的各個工做站如何在線纜上進行傳輸的問題，利用它檢測和避免當兩個或兩個以上的網絡設備須要進行數據傳送時網絡上的衝突。
在 802.11無線局域網協議中，無線傳輸信號的性質決定了無線信道接收與發送信號時， 沒法採用CSMA/CD經過電壓變化檢測衝突的方法（Near/Far現象），同時無線網絡中存在隱蔽站與暴露站的問題，所以設計了 CSMA/CA來完成無線局域網下的衝突檢測和避免