1.前菜——计算机网络概述

相信大家应该都听过“三网融合”,但是“三网”是哪三网具体可能就不太清楚了。

“三网”,即电信网络、有线电视网络和计算机网络。电信网络也有在学习,写的有随笔,想了解可以去我的主页康康。有线电视网的话,如果有什么问题想了解,可以私信我,毕竟我的朋友里可是有广播电视工程的学霸。计算机网络的话可以持续关注我的随笔。

我觉得计算机网络用两个词就可以概括了,就是连通共享。但是如何达到安全可靠的高效连通,如何达到安全稳定流畅的共享,可不仅仅是这两词简简单单能说道的。

网络是什么?

网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。网络和网络还可以通过路由器互连起来,这样就构成了一个覆盖范围更大的网络,即互联网。世界上最大的互连网络就是英特网(Internet)。我们也可以初步这样理解,网络就是把结点连接起来,因特网就是把网络连接了起来。

突然想起来,插播一下:

大家学习技术一定要严谨,注意规范。比如很多人把Linux写成linux,Java写成java,Python写成python。其实很多东西看起来一样实则是不一样的。就比如internet和Internet。

以小写字母i开始的internet(互联网或互连网)是一个通用名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议(即通信规则)可以是任意的。

以大写字母I开始的Internet(因特网)则是一个专用名词,它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用TCP/IP协议族作为通信的规则,且其前身是美国的ARPANET。

言归正传,看看因特网的发展史,我们可以看到其实从最开始的各式各样的不同的网络,到最后大体统一的因特网进行了标准化经历了很漫长的过程。

因特网的组成

因特网的拓扑结构虽然非常复杂,并且在地理上覆盖了全球,但从其工作方式上看,可以划分为以下的两大块:(1) 边缘部分:由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)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。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。

边缘部分 

处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem),“端”就是“末端”的意思(即因特网的末端)。这就有很多种了,最常见的就是我们的个人PC,小到街道上的一个微型摄像头,大到超级计算机。都能称之为端系统。边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。

在网络边缘的端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。

C/S方式:即client-server方式。就是客户端和服务端的方式。可以参见在Linux系统中实现vsftpd服务端和lftp客户端传输文件的例子。这种方式在因特网上是最常用的,也是传统的方式。我们在上网发送电子邮件或在网站上查找资料时,都是使用客户-服务器方式。

客户是服务请求方,服务器是服务提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

 对等连接(peer-to-peer,简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件),它们就可以进行平等的、对等连接通信。这时,双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。因此这种工作方式也称为P2P文件共享。

 核心部分

网络核心部分是因特网中最复杂的部分,因为网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性,使边缘部分中的任何一台主机都能够向其他主机通信。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router),它是一种专用计算机。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。

计算机网络

关于计算机网络,没有一个精准的定义。最简单的定义是:一些互相连接的、自治的计算机的集合。这里“自治”的概念即独立的计算机,它有自己的硬件和软件,可以单独运行使用,而“互相连接”是指计算机之间能够进行数据通信或交换信息。

计算机网络的分类:按照网络的作用范围分类,可以分为广域网WAN (Wide Area Network) 、 城域网MAN (Metropolitan Area Network)、局域网LAN (Local Area Network)、 个人区域网 PAN (Personal Area Network)。按照网络的使用者可以分为公用网和专用网。还有一类比较特殊的网络叫做接入网,负责把用户接入到因特网的网络。

计算机网络的性能指标

性能指标从不同的方面来度量计算机网络的性能,常用的有七个性能指标:

速率:网络技术中的速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,它也称为数据率(data rate)或比特率(bit rate)。

带宽:带宽有两种不同的意义:(1) 带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成份所占据的频率范围。(2) 在计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力,因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。在这种意义中带宽的单位是“比特每秒”。

吞吐量:吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。显然,吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

时延:时延(delay或latency)是指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。时延是个很重要的性能指标,它有时也称为延迟或迟延。

时延带宽积:链路看做一个圆柱形管道,管道的长度表示链路的传播时延,而管道的横截面积表示链路的带宽。因此,时延带宽积就表示这个管道的体积,表示这样的链路可容纳多少个比特。

往返时间RTT:往返时间RTT (Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标,它表示从发送方发送数据开始,到发送方收到来自接收方的确认(接收方收到数据后便立即发送确认),总共经历的时间。

利用率:利用率有信道利用率和网络利用率两种。信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率是零。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

计算机网络的非性能指标

计算机的非性能指标主要包括费用、质量、标准化、可靠性、可扩展行、可升级性、管理和维护等方面。

 

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