第一章计算机网络与因特网(上)

文章目录

  • 第一章计算机网络与因特网(上)
  • 1.1什么是因特网
    • 1.1.1具体构成描述
    • 1.1.2服务描述
    • 1.1.3什么是协议。
  • 1.2网络边缘
    • 1.2.1接入网
      • 电缆因特网接入(cable Internet access) 又称混合光纤同轴(Hybrid Fiber Coax, HFC)系统
    • 1.2.2物理媒体
  • 1.3网络核心
    • 1.3.1分组交换
    • 1.3.2电路交换
    • 1.3.3网络的网络

1.1什么是因特网

  • 回答这个问题有两种方式：

  1. 我们能够描述因 特网的具体构成，即构成因特网的基本硬件和软件组件；

  2. 我们能够根据为分布式应 用提供服务的联网基础设施来描述因特网。

1.1.1具体构成描述

  • 因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界数十亿计算设备 的网络。

  • 端系统通过**通信链路（communication link）和分组交换机（packet switch）**连接到一 起。

  • 分组:当一台端系 统要向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节。由此 形成的信息包用计算机网络的术语来说称为分组（packet）。这些分组通过网络发送到目的端系统，在那里被装配成初始数据。

    • 分组的基本路径**:分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的分组，并从它的一条岀通信链路转发该 分组。市面上流行着各种类型、各具特色的分组交换机，但在当今的因特网中，两种最著 名的类型是路由器（router）和链路层交换机（link-layer switch） .这两种类型的交换机朝 着最终目的地转发分组。链路层交换机通常用于接入网中，而路由器通常用于网络核心 中。从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通 过该网络的路径（route或path）。

  • **ISP及其组成:端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider, ISP）**接入因特网.每个ISP自身就是一个由多台分组交换机和多段通信链路组成的网络,各ISP为端系统提供了各种不同类型的网络接入.各ISP为端系统提供了各种不同类型的网络入，包括如线缆调制解调器或DSL那样的住宅宽带接入,高速局域网接入和移动无线接入。

    ISP也为内容提供者提供因特网接入服务，将Web站点 和视频服务器直接连入因特网。因特网就是将端系统彼此互联，因此为端系统提供接入的 ISP也必须互联。

    • 较低层的ISP通过国家的、国际的较高层ISP （如Level 3 Communications. AT&T、Sprint和NTT）互联起来。**较高层ISP是由通过高速光纤链路互联的高速路 由器组成的。**无论是较高层还是较低层ISP网络，它们每个都是独立管理的，运行着IP协议（详情见后)遵从一定的命名和地址规则。

  • 协议:端系统、分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列协议（protocol）,这些协议控制因特网中信息的接收和发送。TCP （Transmission Control Protocol,传输控制协议）和**IP （Internet Protocol,网际协议）**是因特网中两个最为重要的协议。IP协议定义了在路由器和端系统之间发送和接收的分组格式。因特网的主要协议统称为TCP/IP。

  • 因特网标准 (Internet standard):鉴于因特网协议的重要性，每个人就各个协议及其作用取得一致认识是很重要的，这 样人们就能够创造协同工作的系统和产品。这正是标准发挥作用的地方。

    • 因特网标准 (Internet standard)如何创立的:

      由因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force, IETF) ［ IETF 2016］研发。IETF的标准文档称为请求评论(Request For Comment, RFC).RFC最初只 是普通的请求评论(因此而得名)，目的是解决因特网先驱者们面临的网络和协议问题 ［Allman 2011］。**RFC文档往往是技术性很强并相当详细的。它们定义了 TCP、IP、HTTP (用于Web)和SMTP (用于电子邮件)等协议。**目前已经有将近7000个RFC。其他组织 也在制定用于网络组件的标准，最引人注目的是针对网络链路的标准。例如，IEEE 802 LAN/MAN标准化委员会［IEEE 802 2016］制定了以太网和无线WiFi的标准。

1.1.2服务描述

前面的讨论已经辨识了构成因特网的许多部件。但是我们也能从一个完全不同的角 度，即从为应用程序提供服务的基础设施的角度来描述因特网。

  • 套接字接口 (socket interface):与因特网相连的端系统提供了一个套接字接口 (socket interface),该接口规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的地程序交付数据的方式。因特网套接字接口是一套发送程序必须遵循的规则集合，因此因特网能够 将数据交付给目的地。

1.1.3什么是协议。

  • **协议（protocol）**定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接收一条报文或其他事件所采取的动作。

    • 即为了完成一项工作，要求两个（或多个）通信实体运行相同的协议

1.2网络边缘

  • 端系统:通常把与因特网相连的计算机和其他设备称为端系统。因为它们位于因特网的边缘，故而被称为端系统。

    • 端系统也称为主机（host）,因为它们容纳（即运行）应用程序，如Web浏览器程 序、Web服务器程序、电子邮件客户程序或电子邮件服务器程序等。即主机=端系统。
    • 端系统划分为两类:客户 （client）和服务器（server）。客户通常是桌面PC、移动PC和智能手机等，而服务器通 常是更为强大的机器，用于存储和发布Web页面、流视频、中继电子邮件等。

1.2.1接入网

1.2.2物理媒体