本篇文章将带领读者对计算机网络进行一个初步的了解

一、介绍

1.1什么是计算机网络?

计算机网络是指将处于不同地理位置的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路等连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
21世纪是一个以网络为核心的信息时代,它有几个个重要的特征,分别是:数字化、网络化和信息化。因为网络可以非常迅速地传递信息,所以网络现在已成为了信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础,对社会有着多方面的意义。而计算机网络正是三大网络(即电信网络、有线电视网络和计算机网络)中发展最快并起着核心作用的网络。

1.2 关于Internet

首先先要说一下Internet的两个译名:
(1)因特网:这个译名是比较准确的,但没有广泛应用。
(2)互联网:这个译名是目前最流行的。因为Internet本来就是由数量极大的各种计算机网络互连而成,所以该译名能体现出Internet的核心特征。但要注意互连网(internet)这个词,互连网只是指在局部范围内互相连接起来的网络(比如说你家的局域网和你邻居家的局域网连接起来就是互连网),而Internet是覆盖全球的,因此不能把Internet叫做互连网。
因特网始于1969年的美国。是美军在ARPA(阿帕网,美国国防部研究计划署)制定的协定下,首先用于军事连接,后来发展为了全球最大的最重要的计算机网络。

1.3 Internet的发展

Internet的发展大致经历了三个阶段。
第一阶段是从单个网络ARPANET向互连网发展。最初的互联网只是一个单个的分组交换网络(关于分组交换后面会讲),不是一个互连的网络。后来由于其无法满足需要,便逐步发展为互连网络。1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议,使得所有使用该协议的计算机都能利用互连网通信,所以人们把1983年作为互联网的诞生时间。
第二阶段是建成了三级结构的互联网。1985年起。美国国家科学基金会NSF就围绕六个大型计算机网络中心建设计算机网络,即国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网),覆盖了全美国主要的大学和研究所,并成为互联网中的主要组成部分。后来,NSF和美国一些政府机构认识到互联网要扩大使用范围,于是许多公司开始接入互联网,因此导致互联网的通信量急剧增大,于是美国政府觉得将互联网的主干网交给私人公司经营。
第三阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。ISP是个重要的概念,它译为互联网服务提供者,由于ISP往往是一个进行商业活动的公司,所以又译为互联网服务提供商,中国电信、中国联通这些都说我国的ISP。ISP可以从互联网管理机构申请到许多ip地址,并且拥有通信线路和其他设施及设备,因此我们只要向ISP交钱,就能从ISP获得ip的使用权,并通过该isp接入互联网。
另外,根据提供服务的覆盖面积和所拥有的ip的数目,可将ISP分为不同层次的isp:主干ISP是最服务最广,最牛的;地区ISP较小,通过一个或多个主干ISP连接起来;本地ISP给用户提供直接服务,可连接到地区ISP也可直连主干ISP,本地ISP可以是个提供互联网服务的公司,也可是个拥有网络并向自己的雇员提供服务的企业等等。

(图为ISP概念示意图,以及A与B经过不同ISP的通信示意图)

从原理上说,只要每一个本地ISP都装有路由器连接到地区ISP,地区ISP也能连到主干ISP,那么互联网中的所以分组转发任务都可以完成,但随着互联网通信量的增长,分组转发速率减低,网络资源得不到充分利用,于是,互联网交换点IXP诞生了。它的主要作用是允许两个网络直接相连并交换分组,不需要再通过第三个网络来转发分组。如上图,主机A和B交换分组时,不必通过主干ISP了,直接在两个地区ISP交换分组。这样使得互联网上的流量分布更合理,网络资源利用率更高。

二、概述

2.1 计算机网络组成

计算机网络是由若干结点(结点是标准译名)和连接这些结点的链路组成。结点可以是计算机、集线器、路由器或交换机等,链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,可以是有线或无线。

上图是分别是一种简单的网络拓扑图(a),和由网络构成的互连网(b)有时为了方便研究,我们可以用云代替一个网络。
由此可见,网络把许多计算机连接在一起,而互连网则把许多网络通过路由器连接在一起。与网络相连的计算机常称为主机

2.2 互联网的组成

从工作方式上,可将互联网的拓扑结构划分为以下两种:
(1)边缘部分:由所有连接在互联网上的主机组成,是用户可以直接使用的,用来进行通信和资源共享。
(2)核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边缘部分提供服务。

2.2.1 互联网的边缘部分

处在边缘部分就是连接在互联网上的主机,又被称为端系统,它可以是一个摄像头,一台笔记本,也可以是一台大型计算机。边缘部分用核心部分所提供的服务来通信。要注意的是当我们在说主机A在于主机B通信,实际上是指的是主机A的某个程序在于B的某个程序通信,也就是A的某个进程在与B的某个进程通信。
关于端系统的通信方式,通常有两种:客户——服务器方式(C/S方式)对等方式(P2P方式)

(1)客户——服务器方式(C/S方式)

这种方式比较常用。客户和服务器都是指通信中的两个进程,客户——服务器描述的是进程间服务与被服务的关系。客户是服务请求方,服务器是服务提供方,而两者都要使用网络核心部分提供的服务。应当注意,浏览器——服务器方式(B/S方式)是C/S方式的一种特例。

如图,主机A运行客户程序,B运行服务器程序,所以A是客户,B是服务器,A向B发出服务请求,B向A提供服务。

(2)对等连接方式

对等连接(简称P2P)是指两台主机在通信时不区分哪个是服务请求方哪个是服务提供方,只要两台主机都运行了对等连接软件,就可以进行平等的、对等连接通信。实际上,对等连接方式仍然是C/S方式,只是通信双方既是客户又是服务器。

2.2.2互联网得核心部分

网络的核心部分很复杂,其中起着重要作用的是路由器,路由器是一种专用计算机(但不能称为主机),它的作用是转发收到的分组(类似局域网中的交换机),是实现分组交换的关键部件。下面我们来说说什么是分组交换。
在计算机网络中,通常我们把要发送的整块数据称为一个报文。在发送报文之前,先将报文划分为一个个更小的等长的数据段,并在每个数据段前加上一些必要的控制信息之类的数据构成首部,就组成了一个分组(也就是数据包),而分组的头部也叫做“包头”。分组是在互联网中传送的数据单元,而分组的首部十分重要,它含有目的地址,源地址等重要信息,正因为有了包头,路由器、交换机等设备才能正确地转发分组。

位于边缘部分的主机和位于核心部分的路由器虽然都是计算机,但它们的职能各不一样。主机是为用户进行信息处理的,而路由器是转发分组的。当路由器收到一个分组时,它会暂时存储一下,核验包头,并查找路由表,路由表中记录着一些网络地址和路径,然后按照首部中的目的地址,将分组从合适的接口转发出去,下一个路由器收到分组后,又会以同样方式转发出去,最终分组会被交付到目的主机。

以上是计算机网络基础知识的冰山一角,欲知后事如何,请听下回分解
在 “计算机网络一:初识” 有 1 条评论

发表评论