第一章 计算机网络概述（一）
之 计算机网络基本概念！！！
前言
很高兴见到你!
在编写项目的过程中，都会碰到有 网络请求 的业务场景，这个我想大部分同学都知道咋写。但我一直很疑惑:我怎么就能和服务器通讯了(量子纠缠？？？)怎么数据就balabala传过去了(开传送门了？？？)怎么就接收到服务器的数据了???
后来我开始准备自考，碰到一门叫做 计算机网络原理 的课程，看着看着我就惊了，这不就是在讲 数据 在 网络中 如何 传递 的吗？
所以——就诞生了这个系列！(虽然是笔记但我也尽量写的不那么枯燥233)
在这一章中你会知道： 计算机网络是为了解决什么问题而出现的 、计算机网络宏观上是如何组成的 、计算机网络实现了哪些功能 以及 计算机网络分为哪些类型 。
注：由于章节内容比较多所以我会分成好几篇文章发布，避免篇幅太长
只有弄懂了网络原理，你才能在进行网络请求的时候 知其然 并且 知其所以然 !
文章目录一览
- 前言
- 计算机网络出现前的世界
- 计算机网络的定义
- 协议的定义
- 计算机网络的功能
- 计算机网络的分类
- 综上
计算机网络诞生前的世界
计算机网络诞生之前这个世界上有啥子？有计算机对吧(废话...)
但那个时候 计算机 与 计算机 之间都是相互独立的，也就是说：
每台计算机只能在自己本地处理信息，如果它们之间要交换或分享信息，就只能通过其他存储介质(磁盘、软盘、激光盘等等)来进行。
那怎么解决这个问题呢？往下看——
计算机网络的定义
定义: 计算机网络是 互连 的、自治 的计算机的集合。
这句话等会来解释啊，我们现在来看一下上帝：
？上帝为啥子说要有光呢，因为人们需要光啊！
计算机网络 也是如此，刚刚说过，计算机网络诞生之前，计算机只能处理自己本地的信息，就是所谓的 ”单机“，但随着计算机技术的发展，人们 越来越需要 在计算机之间进行快速、大量的信息交换。 那咋办呢？总不能拿着存储介质到处跑吧，不现实。 于是人们便将 计算机技术 与 通信技术 进行完美结合，诞生了 计算机网络 。
计算机网络 是利用 通信设备 与 通信链路/通信网络， **互连 **位置不同、功能自治的计算机系统，并遵循 一定的规则 实现计算机系统之间信息交换。
是不是看的有的晕了，啥互连自治的，啥通信链路的，是铁路吗？
别急，这就来一个一个解释（以下解释皆出自04741指定教材）:
通信链路 :
通信链路可以是双绞线、光纤、微波、通信卫星等。不同链路的传输速率不同，在计算机网络中也称为 带宽（出现了！！！带宽！），单位是bit/s或bps或b/s
互连:
“互连”是指 利用 通信链路 连接 相互独立 的计算机系统。
自治:
"自治"是指 互连 的计算机系统彼此独立，不存在 主从 或者 控制与被控制 的关系。
另外，对于 计算机网络定义中 ”计算机“ 的理解不要太狭义，这里的计算机不单单指通常意义上的电脑或者服务器计算机，而应该包括 所有智能计算设备,比如智能手机、智能家电等。 而这些，在计算机网络定义中，通常称为 “主机（host）” 或 ”端系统（end system）”。这两个概念在不加以特别说明的情况下是相等的。
Internet(因特网)：
目前最大的、应用最广泛的计算机网络就是Internet。
Tnternet是由很多网络互连而构成的全球性网络，是"网络的网络"。
个人计算机、服务器、智能手机等 通过有线或者无线方式 连接Internet服务提供商（Internet Service Provider, ISP）网络，进而接入Internet。
如图是internet的部分网络示例：
仔细观察上图，你可以发现：
- 家庭用户端系统 构成 小型家庭网络, 并借助电话网络、有线电视网络等接入 区域或本地ISP。 企业网络、校园网等机构网络、通常构成 一定规模的局域网，然后再接入 区域或本地ISP。
- 区域或本地ISP 再与更大规模的 国家级ISP 互连，国家级ISP再 互连 其他国家级ISP 或 全球性ISP ,实现全球所有ISP网络的互连，从而实现 全球性端系统的互连。
- ISP网络 由 许多 有线或无线通信链路 互连 分组交换设备 构成。
分组交换设备:
分组交换设备可以实现数据分组的 接收与转发 ，是构成 Interent的重要基础，存在多种形式，最典型的是 路由器和交换机。
OK ,讲到这里你应该也明白了计算机网络在宏观上是怎么构成的吧。(就是他娘的一堆线(通信链路)通过一堆设备(分组交换设备)把你们的电脑都连在一起，让你们的信息能够在上面游走skr~)
协议的定义
Internet 中互连的 端系统、分组交换设备或其他网络设备 在进行 信息发送、接收或者转发 的过程中，都需要遵循一些规则或约定，即 网络协议 。
老规矩，我们首先来思考一下为啥子会有 网络协议 这种东西？给大家3秒钟时间～
1......
2......
3......
ding~时间到。
- 通过 通信链路互连主机与网络设备 是构建计算机网络的硬件基础,但仅仅实现了网络硬件设备的互连，还不足以确保 通信实体间进行正常数据交换。(这就是原因了)
就像车辆在马路上行驶需要遵循交通规则一样，计算机网络中的实体在进行数据交换的过程中也必须遵循一些规则或约定，这些规则或约定就是网络协议。
计算机网络中存在很多协议，例如：HTTP、TCP、IP、ARP等。
事实上，计算机网络中的所有通信过程都会遵循某个或某些协议。
*重点来了啊
- 协议约定了实体之间交换的 信息类型、信息各部分的含义、信息交换顺序 以及 收到特定信息或出现异常时应采取的行为。 不同的协议 其功能和作用不同，实现机制可能也不同，有的协议很简单，有的协议很复杂。但是, 任何一个协议都会 显式或隐式 地定义3个基本要素：语法（syntax）、语义（semantics）、时序（timing）, 称为协议三要素。
语法：
语法定义实体之间交换信息的 格式与结构(比如json,xml等)，或者定义实体(比如硬件设备)之间传输信号的电平等。
语义：
实体之间交换的信息，除了 协议用户需要传输的数据之外，通常还包括其他控制信息 ，比如地址信息等。
语义 就是定义实体之间交换的信息中 需要发送（或包含）哪些控制信息，这些信息的具体含义，以及针对不同含义的控制信息，接收信息端如何响应。另外，有的协议还需要进行 差错检测，这类协议通常会在协议信息中 附加差错编码等控制信息。语义还需要定义彼此采用何种差错编码，以及采取何种差错处理机制等。
时序
时序 也称为 同步，定义实体之间交换信息的顺序 以及 如何匹配或适应彼此的速度。
计算机网络的功能
没啥好说的，功能就这几个，需要考试的同学背一背，不需要考试的同学李姐一下就好(李姐万岁，skr~)
- 计算机网络的功能 是在不同主机之间实现快速的信息交换。通过信息交换，计算机网络可实现资源共享这一核心功能，包括硬件资源共享、软件资源共享、信息资源共享。
硬件资源共享：
通过计算机网络， 一台主机可以共享使用另一台主机的硬件资源，包括计算资源（如CPU)、存储资源、打印机与扫描仪I/O设备等。 事实上，云计算和云存储可以提供硬件计算资源 和 存储资源的共享，这都是典型的硬件共享的实例。
软件资源共享：
网络上的主机可以远程访问、使用服务器计算机上运行的各类大型软件，例如，大型数据库系统、大型行业专业软件等，实现软件的共享。软件资源的共享可以避免软件的重复投资、重复部署，有效节省成本。
（这里插一句，现在很多app实现“云电脑”的功能，包括华为好像也有这个，就是说你能在手机上进行一些电脑的操作，比如打LOL之类的，我个人感觉这个应该就是软件资源共享的一种实例）
信息资源共享：
这个是最容易理解的，像你通过微信发朋友圈，抖音发短视频等等，都是属于信息资源共享。
换句话说：计算机网络所支持的信息交换 就是典型的信息共享。
计算机网络的分类
计算机网络经历半个多世纪的发展，提出或建设了很多类型的网络，目前最大的计算机网络就是Internet(或称为因特网)。按不同的分类标准可以将这些网络划分为不同的类型。
1. 按覆盖范围分类：
计算机网络规模差异很大，小到一个家庭网络，大到全球性因特网。按网络覆盖范围分类，计算机网络可以分为以下4种类型。
(1) 个域网(Personal Area Network,PAN)
个域网是近几年随着穿戴设备、便携式移动设备快速发展而提出的网络类型。通常是由个人设备通过 无线通信技术 构成小范围的网络，实现个人设备间的数据传输。个域网通常覆盖范围在1~10m。比较典型就是蓝牙技术。这里我还要插一句，不知道你们以前有没有用过一个叫“快牙”的app，它是通过一个手机开热点，然后其他手打开wifi来进行互连，我以前高中的时候，基本上所有的同学都在用这个app来传游戏（毕竟不要流量233），这也是一种个域网的实现。
(2) 局域网(Local Area Network,LAN)
局域网通常部署在办公室、办公楼、厂区、校园等局部区域内，采用 高速有线或无线链路 连接主机，实现局部范围内高速数据传输。局域网通常覆盖范围在10m~1Km。
(3)城域网(Metropolitan Area Network,MAN)
城域网是指覆盖一个城市范围的网络，覆盖范围通常在5~50Km。
(4) 广域网(Wide Area Network,WAN)
广域网覆盖范围在几十到几千千米，通常跨越更大的地理空间，可以实现异地城域网 或 局域网的互连。
--------------------------------------------------分隔线------------------------------------------------------------------------------------------------
2.按拓(tuo)扑(pu)结构分类：
网络拓扑是指 网络中的主机、网络设备间的物理连接关系与布局。
按拓扑结构，计算机网络可以分为 星形拓扑结构、总线型拓扑结构、环形拓扑结构、网状拓扑结构、树形拓扑结构、混合拓扑结构等。
先来一张以上提到的拓扑结构全家福：
看不明白没关系，我们一个一个来解释（以下解释皆出自04741指定教材）：
a) 星形拓扑结构：
星行拓扑结构网络 包括一个中央节点, 网络中的主机通过 点对点通信链路 与中央节点连接。
中央节点 通常是集线器、交换机等设备(分组交换设备)，主机之间的通信都需要通过中央节点进行。
星行拓扑结构比较多见于局域网、个域网中。
优点： 易于监控与管理，故障诊断与隔离容易；（星行拓扑网，哪里故障 修 哪里）
缺点： 中央节点是网络的瓶颈，一旦故障，全网瘫痪，网络规模受限于中央节点的端口数量。
b)总线型拓扑结构：
总线型拓扑结构网络 采用一条广播信道作为公共传输介质 ，称为总线，所有结点均与总线连接，结点间的通信均通过共享的总线进行。
由于总线是一条广播信道，所以任一结点通过总线发送数据时，其他结点都会接收到承载这些数据的信息。如果同时有两个或两个以上的结点同时向共享信道中发送数据，就会产生干扰，会导致任何一个结点的数据发送失败，这以现象称为 冲突。
总线型拓扑结构网络在 早期的 局域网中比较多见。
优点： 结构简单，所需电缆数量少，易于拓展；(尼玛能不简单吗...所有的信息都在一条广播信道中共享)
缺点： 通信范围受限，故障诊断与隔离较困难，容易产生冲突。
c)环形拓扑结构：
环形拓扑结构网络 利用通信链路将所有结点连接成一个闭合的环。
环中的数据传输通常是 单向(也可以双向)传输，每个结点可以从环中接收数据，并向环中进一步转发数据。
如果某结点判断数据是发送给自己的，则复制数据。
数据会沿特定方向绕环一周，回到发送数据的结点，发送数据的结点需要复制从环中清除其发送的数据，即“自生自灭”。(那可不得清除吗，这个网络结构也没个出口，是个闭环，你要是不清除，数据不就一直留在环里了。)
环形拓扑结构网络多见于 早期的 局域网、园区网 和 城域网中。
优点： 所需电缆长度短，可以使用光纤，易于避免冲突。
缺点： 某结点的故障容易引起 全网瘫痪，新结点的加入或撤出过程比较麻烦，存在等待时间问题。
d)网状拓扑结构：
网状拓扑结构网络中的结点 通过多条链路与不同的结点直接连接。
如果 网状拓扑结构网络的 任一点 与 其余所有结点 均有直接链路连接，则称为 完全网状拓扑网络(就是上面d图的那样)；否则称之为 非完全网状拓扑网络。
网状拓扑结构网络比较多见于 广域网、核心网络等。
优点： 网络可靠性高，一条或多条链路故障时，网络仍然可联通；
缺点： 网络结构复杂，造价成本高，选路协议复杂。(乖乖...每个结点都要直接链路连接其他结点，搭这么个网络得多少线(qian)啊 :astonished:)
e) 树形拓扑结构：
数形拓扑结构网络可以 看作是 总线型拓扑或星形拓扑网络的扩展。
比较多见的是通过 级联 星形拓扑结构网络 的 中央结点 来 构建 树形拓扑结构网络。
目前，很多局域网 采用这种拓扑结构。
优点： 易于拓展，故障隔离容易。(和星形拓扑结构网络一样，可以理解成好多 星形拓扑结构网络 通过中央结点 连在一起了)
缺点： 对根节点的可靠性要求高，一旦根结点故障，则可能导致网络大范围无法通信。(这点也是和星形拓扑结构网络一个意思)
f) 混合拓扑结构：
混合拓扑结构网络 是由两种以上简单拓扑结构网络混合连接而成的网络。
绝大多数 实际网络 的拓扑结构都属于混合拓扑结构，比如Internet。
优点： 易于拓展，可以构建不同规模网络，并可根据需要优选网络结构。(意思就是说你能看情况选择合适的网络结构，不局限于单一一种网络结构)
缺点： 网络结构复杂，管理与维护复杂。
这里我放一张大多数家庭网络的拓扑结构，你看看属于哪一种：
--------------------------------------------------分隔线------------------------------------------------------------------------------------------------
3. 按数据交换方式分类:
数据交换 是指网络通过彼此互连的结点之间 的 数据转接，实现将数据从 发送结点 送达 目的结点 的过程和技术。
按网络所采用的数据交换技术，计算机网络可以分为 电报交换网络、报文交换网络 和 分组交换网络 。
(上面三种分类你现在只要知道就好，我会放在后面的章节专门讲数据交换技术)
--------------------------------------------------分隔线------------------------------------------------------------------------------------------------
4.按网络用户属性分类:
这个就更好分了，根据网络用户属性，总共就分为 2 种：公用网 和 私有网。
(1) 公用网：
公用网是指 国家或企业出资建设，面向公众提供收费或免费服务的网络。例如，电信企业建设的网络、Internet等，都是面向公众开放的，用户只要按规定缴纳费用都可以接入网络，使用网络设施与服务。
(2) 私有网：
私有网是指 由某个组织（如政府部门或企业等）出资建设，专门面向该组织内部业务 提供网络传输服务，不向公众开放的网络。例如：军事专用网络、航空专用网络、银行专用网络、铁路专用网络等。
综上
第一章 第一小节讲到这里就结束了
总之，一句话——
人们为了 大量的信息 能在计算机之间进行 快速的交换，从而发明了计算机网络；
又为了信息能在 网络中(硬件基础设施) 正常，有序的 接收、转发，从而制定了 网络协议；
通过计算机网络，人们能够实现 硬件资源、软件资源、信息资源的共享。
