一、計算機網絡總覽概述

一、什麼是計算機網絡?

  什麼是計算機網絡?頭腦裏想出這句話的時候我在想着書上關於網絡的定義,但是我並不選擇將其放在這裏,因爲我想用自己的語言去陳述,這一點對於學習而言至關重要。
  理解計算機網絡,我們把這個術語分爲兩個詞,計算機網絡。什麼是計算機?能夠計算的機器,就是這麼簡單。那麼什麼是網絡呢?首先網絡是人造的,其目的就是連接位於不同地方的計算機,以便讓它們交換數據,所以網絡就是將世界上想要交換數據的計算機連接起來的一種東西。爲什麼稱呼它爲東西呢?因爲我發現,有時候強行給某個概念賦予一個概念,只會讓那個概念失真,實際上很多時候我們應該從目的或原因出發,去理解和學習。所以,總結一下,計算機網絡就是連接不同地點的計算機的一種人造的東西,連接那些計算機的目的就是爲了讓它們交換數據

二、計算機網絡產生的歷史背景

  我認爲讀完上面那段話足以理解什麼是計算機網絡了,那麼下面就需要介紹一下爲什麼當初計算機需要交換數據了,這段歷史其實還挺有趣的,關於計算機的歷史我就不講了。計算機網絡出現的原因源於蘇美兩國之間的“冷戰”,在被核武器支配的恐懼下,美國軍方怕被蘇聯的核武器摧毀其軍方的指揮系統,因此將指揮系統分佈於其國內多個地方,但是這樣子無法實現指揮權統一的問題,爲了解決這個問題,美國軍方利用計算機來實現通訊,這個通訊系統就是早期的阿帕網。後來隨着計算機技術的發展,人們通過計算機通訊的想法越來越強烈,後來在美國一些實驗室與大學的共同研究下,慢慢形成了今天的計算機網絡。

三、計算機網絡的組成與類別

  計算機網絡從組成上來看,可以分爲核心部分邊緣部分。如下圖所示:
在這裏插入圖片描述
邊緣部分即我們個人使用的電腦、手機以及其他網絡設備,核心部分是一些公有網絡以及連接它們的路由器,核心部分爲邊緣部分提供連通性。
  在邊緣部分,我們的計算機連接的方式可以分爲兩種,一種是Client/Server即C/S結構,它將我們的主機分爲客戶端與服務端,可以簡單的認爲服務端是一些高級的計算機運行一些服務端程序組成的,而客戶端則是我們用戶正常使用的計算機運行客戶端程序組成的。像常見的QQ、LOL都是典型的C/S架構的網絡應用。另外一種是P2P模式,即兩臺主機通信不區分客戶端和服務端,只要雙方都運行P2P軟件就可以下載對方的P2P共享文件,典型應用某播。
  在覈心部分,其網絡組成比較複雜,主要是因爲它除了用於通信的主機外,還包括路由器。路由器是一種特殊的計算機,它專門用於在計算機網絡中接收和轉發分組。關於什麼是分組,後面會解釋,路由器非常重要,因此後面會有一篇文章專門介紹它。
  對計算機網絡的組成有了一個基本的概念,就可以瞭解一下我們對於計算機網絡是如何分類的。爲什麼要分類?自然是因爲不同種類的計算機網絡有不同的用途。
  常用分類方式有兩種,一種是按照網絡範圍分類:可以分爲廣域網(WAN)、城域網(MAN)以及局域網(LAN)。而按照網絡的用途可以分爲:專用網和公有網。例如一般公司內部的網絡就是專用網,專用網通過一個或幾個公有IP訪問公有網絡。這裏只是簡單介紹,建議有興趣的夥伴自己再查閱資料瞭解更多網絡相關的知識。

四、計算機網絡的體系結構與性能

  現在被廣爲承認並使用的網絡結構即TCP/IP體系結構,其將計算機網絡分爲四層。如下圖所示:
在這裏插入圖片描述
  理解爲什麼需要將計算機網絡分層設計:因爲計算機網絡實在是太複雜了,它所面對的恰恰是非常複雜的很多現實情況,例如主機之間數據交換格式的定義,如何從物理層面上來連接兩臺相隔萬里的計算機等等,這些都是需要考慮的問題,爲了解決這些問題,讓計算機網絡分爲多個層次,每個層次只解決對應層次的問題。下面討論經典的五層分層結構:

  • 物理層:其作用就是連接物理主機和傳輸比特流。

  • 鏈路層:它的作用是實現將網絡層傳下來的數據包交付給局域網的目的主機。這一層常見協議有:PPP協議、CSMA/CD協議、以太網協議ARP協議等。

  • 網絡層:實現數據包在網絡中的傳輸,即數據包從一個局域網傳輸到另一個局域網。這一層常見的協議就是IP協議ICMP協議、IGMP協議、以及一些常用的路由算法協議

  • 傳輸層:這是因特網中最重要的一層,它可以實現數據的可靠傳輸、差錯控制、流量控制等功能。其功能是實現兩臺主機上的兩個進程之間的通信,常見協議有TCP、UDP協議

  • 應用層:這一層就是直接爲我們的應用程序服務,即傳輸和提供數據。這層的常見協議有:HTTP、FTP、DNS協議等。

計算機網絡的性能指標:

  1. 速率;即單位時間內傳輸的數據量。單位爲byte/s,也經常用bps。
  2. 帶寬:單位時間內在網絡上從一個節點傳輸數據到另一個節點的最大速率
  3. 吞吐量:單位時間內通過某個網絡的數據量。
  4. 時延:數據包在網絡上傳輸的時延;包括:發送時延、傳輸時延、排隊時延和處理時延。這些內容介紹路由器的時候會專門講解。
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