28 计算机网络(Computer Networks)

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28. 计算机网络-Computer Networks_哔哩哔哩_bilibili

1. 简介

在第 28 集中,视频主要介绍了计算机网络的发展历史和基本原理,特别是关于以太网和无线网络的通讯技术。此外,还讨论了不同类型的网络交换技术及其效率优化方法。

2. 计算机网络的诞生

2.1 早期计算机网络

1950 年代和 1960 年代,第一个计算机网络在公司或研究实验室内部出现,旨在促进数据和资源的共享。相较于之前需要人工运输打孔卡片或磁带的方式,计算机网络的传输方式更快速、更可靠。

2.2 局域网(LAN)

局域网络(LAN)是近距离计算机组网的统称。它可以小到房间内的两台计算机,也可以大到覆盖一整个大学校园。有许多 LAN 技术被开发和应用,其中最著名和最成功的是 1970 年代 Xerox PARC 开发的以太网。

3. 以太网基础

3.1 以太网的工作原理

以太网的最简单形式是一条共享的以太网电缆连接多台计算机。当一台计算机要传输数据时,它会将数据以电信号的形式写入电缆。

3.2 媒体访问控制地址 (MAC 地址)

每台计算机都有一个唯一的 MAC 地址,这是为了确保计算机只能处理发送给自己的数据。在以太网中,每个数据包的头部会包含目标 MAC 地址,以此来解决多台计算机共享同一条电缆的问题。

4. 载波侦听多路访问 (CSMA)

4.1 基本概念

CSMA 指的是多台电脑共享一个传输媒介,分别侦听传输媒介是否空闲然后再进行传输。以太网和无线网络 (WiFi) 都使用这种技术。

4.2 冲突检测与指数退避

当网络流量增大,两台计算机会经常同时尝试传输数据,导致传输冲突 (Collision)。为了解决这一问题,以太网使用了一种叫做指数退避的策略。计算机检测到冲突后,会等待一个随机的小时间段再试,若再次冲突,等待时间成倍增加。这种方法有效减少了冲突率,使得网络运行更顺畅。

5. 网络交换技术

5.1 局部网络和冲突域

为了提升网络效率,减少冲突域的规模是必要的。使用网络交换机 (Network Switch) 可以将网络分成多个更小的冲突域,这样可以减少冲突并提高数据传输效率。

5.2 路由和分组交换

当联网设备数量愈发庞大时,单一的长连接变得不切实际。现代的网络系统使用分组交换技术,将大文件切分成多个小数据包在网络上传输。这种方法不仅高效且具有容错能力,使互联网具备高度的鲁棒性和扩展性。

6. 总结

  • 计算机网络起源于 1950 年代和 1960 年代,内部网络主要用于数据和资源共享。
  • 局域网 (LAN) 的核心技术是以太网,每台计算机有唯一的 MAC 地址。
  • CSMA 和指数退避策略有效减少网络传输冲突。
  • 使用网络交换机可以将网络划分为多个冲突域,从而提高效率。
  • 分组交换技术通过切分大文件和灵活路由来提高传输效率和网络的容错能力。