【计算机网络】万物互联

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什么是因特网🔥

（1）分组交换机

端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起，当今因特网中两种最著名的分组交换机类型：路由器（route）和链路层交换机（link-layer switch）。链路层交换机通常用于接入网中，而路由器通常用于网络核心中。

（2）ISP

端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）接入因特网，ISP 包括提供 WiFi 接入的 ISP 以及移动接入的蜂窝数据 ISP。每个 ISP 自身就是一个由多台分组交换机和多段通信链路组成的网络。各 ISP 为端系统提供了各种不同类型的网络接入，包括如线缆调制解调器或 DSL 那样的住宅宽带接入、高速局域网接入和移动无线接入。

（3）协议（protocol）

定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和/或接收一条报文或其他事件所采取的动作。掌握计算机网络领域知识的过程就是理解网络协议的构成、原理和工作方式的过程。

网络边缘🔥

（1）接入网
- 这是指将端系统物理连接到其边缘路由器的网络。
  如图显示了几种类型的接入链路和使用接入网的几种环境（家庭、公司和广域移动无线）：
- ① 家庭接入：DSL（数字用户线）、电缆、FTTH（光纤到户）、拨号和卫星
  - DSL：住户通常从提供本地电话接入的本地电话公司处获得 DSL 因特网接入；因此，当使用 DSL 时，用户的本地电话公司也是它的 ISP。DSL 根据上行速率和下行速率的相同/不同又分为 SDSL（对称数字用户线）/ ADSL（非对称数字用户线、如下图）。
  - 电缆：DSL 利用电话公司现有的本地电话基础设施，而电缆因特网接入利用了有线电话公司现有的有线电视基础设施。电缆也需要如同 DSL 调制解调器这类特殊调制解调器的电缆调制解调器。
  - 更高速率的新兴技术：光纤到户
  - 在无法提供 DSL、电缆和 FTTH 的地方，能够使用卫星链路或者拨号接入（拨号接入的速率难以忍受）。
- ② 企业（和家庭）接入：以太网和 WiFi
  - 以太网：目前为止是公司、大学和家庭网络中最为流行的使用局域网（LAN）将端系统连接到边缘路由器的接入技术。
  - WiFi（基于 IEEE 技术的无线 LAN 接入）：在无线 LAN 环境中，无线用户从/到一个接入点发送/接收分组。一个无线 LAN 用户通常必须位于接入点的几十米范围内。
  - 今天许多家庭将宽带住宅接入（电缆 / DSL）与廉价的无线局域网技术结合起来，以产生强大的家用网络。如下图显示了典型的家庭网络，组合如下：一台漫游式便携机和一台有线 PC，一个与无线 PC 和家中其他无线设备通信的基站（无线接入点）；一个提供与因特网宽带接入的电缆调制解调器；一台互联了基站以及带有电缆调制解调器的固定 PC 的路由器。
- ③ 广域无线接入：3G、4G 和 LTE
  - iPhone 和 Android 等设备越来越多地在移动中使用网络，这些设备应用了与蜂窝移动电话相同的无线基础设施，通过蜂窝网提供商运营的基站来发送和接收分组。与 WiFi 不同的是，一个用户仅需要位于基站的数万米（而不是几十米）范围内。
（2）物理媒体
- 双绞铜线：最便宜且最常用的引导性传输媒介，多年以来，它一直应用于电话网。
- 同轴电缆
- 光纤：一般长途电话网络全面使用光纤，光纤也广泛应用于因特网的主干。
- 陆地无线电通信：无线电信道承载电磁频谱中的信号。它不需要安装物理线路，并具有穿透墙壁、提供与移动用户的连接以及长距离承载信号的能力。
- 卫星无线电通信：一颗卫星电信道连接地球上的两个或多个微波发射器/接收器，它们称为地面站。通信中经常使用两类卫星：同步卫星和近地轨道卫星。

网络核心🔥

（1）电路交换

多路复用：blog.csdn.net/qq_41498261…

特点：预留端系统间沿路径通信所需要的资源（缓存，恒定的链路传输速率）

频分复用 FDM：按频率划分出不同信道
时分复用 TDM：按时间划分出不同信道
波分复用 WDM
码分复用 CDM

（2）分组交换

优点：提供比电路交换更好的带宽共享，且按需分配；更简单，更有效，实现成本更低。

涉及：存储转发传输、排队时延和分组丢失、转发表和路由选择协议

（3）网络的网络

在前面看到，端系统（PC、智能手机、Web 服务器、电子邮件服务器等）经过一个接入 ISP 与因特网相连。该接入 ISP 能够提供有线或无线连接，使用了包括 DSL、电缆、FTTH、WiFi 和蜂窝等多种接入技术。因为接入 ISP 向全球传输 ISP 付费，故接入 ISP 被认为是客户，而全球传输 ISP 被认为是提供商。

多宿：任何 ISP（除了第一层）可以与两个区域 ISP 多宿，也可以与一个第一层 ISP 多宿。当一个 ISP 多宿时，即使它的提供商之一出现故障，它仍然能够继续发送和接收分组。

对等：位于相同等级结构层次的邻近一对 ISP 称为对等。

内容提供商网络（如：Google）
① 谷歌数据中心都经过专用的 TCP/IP 网络互联，该网络跨越全球，不过独立于公共因特网。重要的是，谷歌专用网络仅承载出入谷歌服务器的流量！
② 谷歌专用网络通过与较低层 ISP 对等（无结算），尝试绕过因特网的较高层，通过创建自己的网络，内容提供商不仅减少了向顶层 ISP 支付的费用，而且对其服务最终如何交付给端用户有了更多的控制。

协议层次🔥

（1）一个协议层能够用软件、硬件或者两者的结合来实现。

诸如 HTTP 和 SMTP 这样的应用层协议几乎总是在端系统中用软件实现，运输层协议也是如此。因为物理层和数据链路层负责处理跨越特定链路的通信，它们通常在与给定链路相关联的网络接口卡（例如以太网或 WiFi 接口卡）中实现。网络层经常是硬件和软件实现的混合体。

（2）应用层协议（第五层）：HTTP、SMTP、FTP、DNS、POP3、Telnet...
（3）运输层协议（第四层）：TCP、UDP...
（4）网络层协议（第三层）：IP、OSPF、BGP、ICMP、SNMP...
（5）链路层协议（第二层）：DOCSIS、PPP、Ethernet...
（6）物理层协议（第一层）：IEEE802.3 ...
（7）链路层交换机实现了第一层和第二层；路由器实现了第一层到第三层。

这意味着因特网路由器能够实现 IP 协议（第三层），而链路层交换机则不能。
尽管链路层交换机不能识别 IP 地址，但它们能够识别第二层地址，如以太网地址。
值得注意的是，主机实现了所有 5 个层次。

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