本人计算机科学小白，有理工科基础，课程来源是《计算机科学速成课》 B站链接：www.bilibili.com/video/BV1EW…

封面是旧都なぎ老师ヾ(>∀＜)(ﾉ∀｀●)⊃老师的画风真是太好看了！

28 计算机网络

1950~1960年代第一个计算机网络出现，通常在公司或者研究室内部使用，方便信息交换，叫作球鞋网络。还可以共享物理资源。

计算机近距离构成的小型网络叫局域网，简称LAN。局域网小到是同一个房间里的两台机器，大到校园里的上千台机器。

其中最著名和成功的是以太网，开发于1970年代。

以太网最简单形式是：一条以太网电线连接数台计算机，当传递数据时，以电信号形式将数据传入电缆，电缆是共享的，其他计算机也能获得数据。

存在问题是如何让某个特定的计算机知道该数据是它所需要的。以太网需要每个计算机有唯一的媒体访问控制地址，简称MAC地址。

这个唯一的MAC地址放在头部，作为数据的前缀发送到网络中，所以计算机监听以太网电缆，只有看到自己的MAC地址才处理数据。

多台电脑共享一个传输媒介，叫载波侦听多录访问，简称CSMA。

载体指运输数据的共享介质。比如，以太网的载体是铜线。

带宽指载体传输数据的速度。

使用共享载体有一个很大的弊端，网络流量较小时，计算机可以等待载体清空，再传输数据，但随着网络流量上升，多台计算机可能同时想写入数据，发生冲突。

计算机能够通过监听电线中的信号检测这些冲突，发现后停止传输，等传输停止再尝试，但对于其他计算机来说这也是一样的，无法解决根本问题。

对于这个问题，以太网的方法是，当计算机检测到冲突，就会在重传之前等待一小段时间，每台计算机使用的等待时间不一样，都是随机的。但这仍然不能完全解决问题。所以改进后，计算机会等1s+随机时间，逐渐递增，等到冲突次数降低，数据流动起来，网络通畅。

这种指数级增长等待时间的方法叫指数退避。

为了减少冲突+提升效率，我们需要减少同一载体中设备的数量，载体和其中的设备总称冲突域。

所以可以利用交换机，位于两个更小的网络之间，必要时才在两个网络间传数据。交换机会记录一个列表，写着哪个MAC地址在哪边网络。

交换机就相当于把多个共用同一个载体的计算机网络，把载体又分成了两个“子区域”，“子区域”内的互相传输，两个“子区域”互不影响；两个“子区域”互相传输时才会占用整个载体。

大的计算机也是这样构建的，包括最大的网络：互联网。

大型网络也是靠这样单个小网络通过交换机结合在一起，从一个小网络到另一个小网络通常有多条路线。由此就产生了路由。

• 线路交换：从A到B有专用的几条线路，但是造价昂贵且容易闲置。

• 报文交换：消息会经过好几个节点，可以用不同路由，使通信更方便。

消息沿着路由跳转的次数，叫跳数。记录跳数可以分辨出路由问题。如果某个跳数特别高，代表着这条路由有问题，叫跳数限制。

但是如果传输的报文非常大，就会发生堵塞，妨碍其他报文传输，所以可以将大报文分成很多小块，叫数据包。

报文的具体格式由互联网协议定义，简称IP。每台联网的计算机都有一个IP地址。

路由器会平衡和其他路由器之间的负载，以确保传输可以快速可靠，叫阻塞控制。

但是将大报文分散开，如何再重新组装回去呢？

有高级传输协议TCP/IP可以解决乱序问题。

29 互联网

计算机为了获取当前正在看的视频，首先要连到局域网，也叫LAN。路由器连着的所有设备组成了局域网。局域网再连广域网，广域网也叫WAN。WAN的路由器一般属于互联网服务提供商，简称ISP。

IP协议只是最底层的协议，头部存“关于数据的数据”，也叫元数据。

所以还有其他协议。用户数据报协议，简称UDP，UDP也有头部，头部位于数据前面，包含有用的信息，即端口号。

每个想访问网络的程序，都得向操作系统申请一个端口号。有了端口号，就知道该将数据交给电脑里的哪个程序处理。

IP负责把数据包送到正确的计算机，UDP负责把数据包送到正确的程序。

UDP头部里还有校验和，用于检查数据是否正确，检查方式是把数据求和来对比。接收方电脑也会把所有数据加起来验证。但是UDP并不提供数据修复或者数据重发的机制。接收方知道数据损坏就会扔掉。并且，UDP不知道数据包是否到达。

虽然有些缺陷很明显，但是一些程序可以处理坏数据或缺失数据，比如视频通话时有时会卡卡的。一些其他程序则无法适用。

如果所有数据必须到达，就用传输控制协议，简称TCP。TCP也存在数据前面，所以叫TCP/IP。TCP的主要功能如下：

• TCP数据包有序号，便于接收方将数据包排成正确的顺序。

• TCP要求接收方的电脑收到数据包并校验和检查无误后，给发送方发一个确认码，代表收到了。确认码简称ACK。

• TCP可以同时发多个数据包，收多个确认码，大大提高了效率。

  确认码的成功率和来回时间，可以推测网络的拥堵程度。TCP利用该信息调整同时发包数量，解决拥堵问题。

• TCP的缺点是确认码使得数据变大，在需要实时性的一些程序中不适用。

互联网为了方便人们使用，不需要记具体的IP地址，所以将域名和IP地址一一对应。域名系统，简称DNS。DNS存储的方式是树状结构。

• 顶级域名（简称TLD）在最顶部，比如 .com 和 .gov等
• 二级域名，比如 .com 下有 google.com 和 baidu.com等
• 子域名，比如 google.com 下有 images.google.com 和 drive.google.com等

各种层次：

• 最底层是物理层。

• 再上一层是数据链路层，负责控制物理层。数据链路层有媒体访问控制地址（MAC），碰撞检测，指数退避等其他底层协议。

• 再上一层是网络层。负责各种报文交换和路由。

• 再上一层就是这一节讲述的传输层，负责在计算机之间进行点到点的传输，还会检测和修复错误。

• 再上一层是会话层：使用TCP和UDP创建连接，传递信息，然后关掉连接。这一整套叫“会话”。

每一层处理各自的问题。应用程序层和表示层是还没有讲到的部分。

30 万维网

万维网的最基本单位，是单个页面。页面有内容，也有去往其他页面的链接，叫做超链接。这些超链接组成了庞大的网络，这就是万维网名字的由来。

为了使网页能互相连接，每个网页需要一个唯一的地址，这个地址叫做统一资源定位器，简称URL。

输入域名，计算机会先做DNS查找，输出对应的IP地址，有了IP地址，浏览器会打开一个TCP连接到这个IP地址，这个地址运行着网络服务器，然后向服务器请求具体页面。这里使用了超文本传输协议（HTTP）。

点击超链接，会向网络服务器发送一个二进制码请求具体的页面，网络服务器会返回一个具体页面。不断打开新链接的同时，这个步骤也会不断重复。

超文本的存储和发送都是以普通文本形式，为了让这个文本能标记自己是否为一个链接，需要开发一种标记方法，所以发明了超文本标记语言（HTML）。

随着网页的增多，我们需要搜索功能，诞生了搜索引擎。

搜索引擎有三个部分：

• 爬虫，将所有看到的链接都加入自己的列表
• 不断扩张的索引，记录访问过的网页上，出现过哪些词
• 查询索引的搜索算法

网络中立性是应该平等对待所有数据包，不去故意限制节流其他小公司的服务。