2017-01-17号 上午 计算网路和因特网、组成描述、服务描述、网络边缘、接入网 上
2017-01-18 14:03
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2017-01-17号 上午 计算网路和因特网、组成描述、服务描述、网络边缘、接入网 上
Computer Networking: A Top-Down Approach,Sixth Edition
计算网路和因特网－什么是因特网－具体构成描述
因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界的数以亿计的计算机设备的网络。这些设备都称为主机（host）或端系统（end
system）。
端系统通过通信链路（communication link）和分组交换机（packet
switch）连接到一起。
有许多类型的通信链路，它们由不同的物理媒介组成。这些物理媒体包括同轴电缆、铜线、光纤和无线电频谱等。不同的链路有不同的速率传输数据，链路的传输速率以比特／秒度量（bit／s，bps）。
每一个端系统向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每个分段加上首部字节。由此形成的信息报用计算机网络的术语来说称为分组（packet）。这些分组通过网络发送到目的端系统，在那里被装配成初始数据。
分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的分组，并从它的一条出通信链路转发该分组。现在两种最著名的分组交换机是路由器（router）和链路层交换机（link－layer
switch）。这两种类型的交换机朝着最终的目的地转发分组。
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。
从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径（route和path）。
用于传送分组的分组交换网络在许多方面类似于承载运输车辆的运输网络，该网路包括高速公路、公路和立交桥等。
端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）接入因特网，每个ISP是一个由多个分组交换机和多段通信链路组成的网络。
端系统、分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列协议（protocl），这些协议控制因特网中信息的接收和发送。
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和IP（Internet Protocol，网际协议）是因特网两个最为重要的协议。
因特网标准（Internet standard）由因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）研发。IETF的标准文档称为请求评论（Request For Comment，RFC）。
计算网路和因特网－什么是因特网－服务描述
那么因特网是为应用程序提供服务的基础设施。如Web冲浪、网络游戏、流式视频、对等（peer－to－peer，P2P）文件共享等。这也应用称为分布式应用程序（distributed application），因为它们涉及多台相互交换数据的端系统。
运行在一个端系统上的应用程序怎样才能指令因特网向另一个端系统上的软件发送数据呢？
与因特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），因特网API是一套发送软件必须遵循的规则集合，因此因特网能够将数据交付给目的地。
计算网路和因特网－什么是因特网－什么是协议－网络协议
一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，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。
因特网（更一般的说是计算机网络）广泛地使用了协议。不同的协议用于完成不同的通信任务。当你阅读完这本书后将会知道，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。
计算网路和因特网－网络边缘
通常把与因特网相联的计算机和其他设备称为端系统。因为它们位于因特网的边缘，故而被称为端系统。端系统也称为主机。主机有时又被进一步划分为两类：客户（client）和服务器（server）。现在许多服务器位于大型数据中心（data
center）。如谷歌拥有30-50个数据中心，其中许多数据中心都有10万台以上的服务器。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网
接入网（access network），这是指将端系统连接到其边缘路由器（edge router）的物理链路。边缘路由器是端系统到任何其他远程系统的路径上的第一台路由器。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－家庭接入
家庭接入的两种最流行的类型：数据用户线（Digital Subscriber Line，DSL）和电缆。通过电话线和DSL调制解调器接入网络。每个用户的DSL调制解调器使用现有的电话线（双绞铜线）与位于本地电话公司的本地中心局（CO）中的数字用户线接入复用器（DSLAM）来交换数据。来自许多家庭的模拟信号在DSLAM处被转换成数字形式。
家庭电话线用时承载了数据和传统的电话信号，他们编码为不同的频率：
＊高速下行信道，位于50kHz到1MHz频段； 12Mbps下行传输速率
＊中速上行信道，位于4kHz到50kHz频段； 1.8Mbps上行传输速率
＊普通的双向电话信道，位于0到4kHz频段。
这种方法使单根DSL线路看起来像有3根单独的线路，因此一个电话呼叫和一个因特网连接能够同时共享DSL链路。在用户一侧，一个分频器把到达家庭的数据信号和电话信号分隔开来，并将数据信号转发给DSL调制解调器。在本地电话公司一侧，在本地中心局中，DSLAM把数据和电话信号分隔开，并将数据送往因特网。数百甚至上千个家庭与同一个DSLAM相连。
由于上行速率和下行速率不同，所以这种接入被称为不对称的。
电缆因特网接入（cable Internet access）利用了有限电视公司现有的有线电视基础设置。住宅从提供有线电视的公司获得电缆因特网接入。
在这个系统中光缆连接到地区枢纽，从这里使用传统的同轴电缆到达各家各户。因为这个系统中应用了光缆和同轴电缆，所以他经常被称为混合光纤同轴（Hybird Fiber Coax，HFC）。
同样电缆因特网接入需要特殊的调制解调器，称为电缆调制解调器（cable modem）。
电缆因特网接入的一个重要特征是共享广播媒体。特别是由头端发送的每个分组向下行经每段链路到每个家庭；因此，如果几个用户经下行信道下载一个视频文件，每个用户接收视频文件的实际速率将大大低于电缆总计的下行速率。
光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）从本地中心局直接到家庭提供了一条光纤路径。
从本地中心句到家庭也有几种竞争性的方案。最简单的称为直接光纤，从本地中心局到每户设置一根光纤。更为一般的是，从中心局出来的每根光纤实际上由许多家庭共享。
第二种方式也有多种方式：主动光纤网络（Active Optical Network，AON）和被动光纤网络（Passive Optical Network，PON）。
在家庭中，用户将一台家庭路由器与ONT相连，并经过这台家庭路由器接入因特网。每个家庭具有一个光纤网络端接器（Optical Network Terminator，ONT），它由专门的光纤连接到邻近的分配器（splitter）。该分配器把一些家庭集结到一根共享的光纤，该光纤再连接到本地电话和公司的中心局中的光纤线路端接器（Optical Line Terminator，OLT）。该OLT提供了光信号和电信号之间的转换，经过本地电话公司路由器与因特网相连。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－企业（和家庭）接入：以太网和WI-FI
越来越多的用户通过局域网（LAN）将端用户连接到边缘路由器。目前以太网是当前最流行的局域网接入技术。以太网用户与以太网交换机相连，接入网络。
Wi-Fi是一种无线LAN接入技术，现在越来越多的家庭使用Wi-Fi技术，将宽带住宅接入与廉价的无线局域网技术结合起来，产生强大的家用网络。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－广域无线接入：3G，4G等
3G为分组交换广域无线因特网接入提供超过1Mbps的速度。
计算网路和因特网－物理媒体
这里我们概述一下这些常在因特网中使用的传输媒体。
每个网络中传输的比特从源到目的地传输时，通过一系列“传输器－接收器”对。对于每个传输器－接收器对，通过跨越一种物理媒体（physical medium）传播电磁波或光脉冲等来发送该比特。
物理媒体划分为两类：引导型媒体（guided media）和非引导型媒体（unguided
media)。对于引导型媒体，电波沿着固体媒体前行。对于非引导型媒体，电波在空气或外层空间中传播。
1 双绞铜线
双绞铜线由两根隔离的铜线组成，每根大约1mm粗，以规则的螺旋形式排列着。这两根线被绞合起来，以减少来自邻近类似的双绞线的电器干扰。
一对电线构成一个通信链路。无屏蔽双绞线通常用于局域网（LAN）中。
2 同轴电缆
同轴电缆由两个铜导体组成，但是这两个导体是同心的而不是并行的。借助这种结构以及特殊的绝缘体和保护层，同轴电缆能够达到较高的数据传输速率。同轴电缆在电视系统中相当普遍。
3 光纤
支持极高的比特速率，长达100km的光缆信号衰减极低，并且很难窃听。常用于主干网。
4 陆地无线电信道
5 卫星无线电通信
一颗通信卫星连接两个或多个位于地球的微波发射方／接收方，它们被称为地面站。通信中常用两类卫星：同步卫星和近地轨道卫星。
Computer Networking: A Top-Down Approach,Sixth Edition
计算网路和因特网－什么是因特网－具体构成描述
因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界的数以亿计的计算机设备的网络。这些设备都称为主机（host）或端系统（end
system）。
端系统通过通信链路（communication link）和分组交换机（packet
switch）连接到一起。
有许多类型的通信链路，它们由不同的物理媒介组成。这些物理媒体包括同轴电缆、铜线、光纤和无线电频谱等。不同的链路有不同的速率传输数据，链路的传输速率以比特／秒度量（bit／s，bps）。
每一个端系统向另一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每个分段加上首部字节。由此形成的信息报用计算机网络的术语来说称为分组（packet）。这些分组通过网络发送到目的端系统，在那里被装配成初始数据。
分组交换机从它的一条入通信链路接收到达的分组，并从它的一条出通信链路转发该分组。现在两种最著名的分组交换机是路由器（router）和链路层交换机（link－layer
switch）。这两种类型的交换机朝着最终的目的地转发分组。
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。
从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径（route和path）。
用于传送分组的分组交换网络在许多方面类似于承载运输车辆的运输网络，该网路包括高速公路、公路和立交桥等。
端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）接入因特网，每个ISP是一个由多个分组交换机和多段通信链路组成的网络。
端系统、分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列协议（protocl），这些协议控制因特网中信息的接收和发送。
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和IP（Internet Protocol，网际协议）是因特网两个最为重要的协议。
因特网标准（Internet standard）由因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）研发。IETF的标准文档称为请求评论（Request For Comment，RFC）。
计算网路和因特网－什么是因特网－服务描述
那么因特网是为应用程序提供服务的基础设施。如Web冲浪、网络游戏、流式视频、对等（peer－to－peer，P2P）文件共享等。这也应用称为分布式应用程序（distributed application），因为它们涉及多台相互交换数据的端系统。
运行在一个端系统上的应用程序怎样才能指令因特网向另一个端系统上的软件发送数据呢？
与因特网相连的端系统提供了一个应用程序编程接口（Application Programming Interface，API），因特网API是一套发送软件必须遵循的规则集合，因此因特网能够将数据交付给目的地。
计算网路和因特网－什么是因特网－什么是协议－网络协议
一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，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。
因特网（更一般的说是计算机网络）广泛地使用了协议。不同的协议用于完成不同的通信任务。当你阅读完这本书后将会知道，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。
计算网路和因特网－网络边缘
通常把与因特网相联的计算机和其他设备称为端系统。因为它们位于因特网的边缘，故而被称为端系统。端系统也称为主机。主机有时又被进一步划分为两类：客户（client）和服务器（server）。现在许多服务器位于大型数据中心（data
center）。如谷歌拥有30-50个数据中心，其中许多数据中心都有10万台以上的服务器。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网
接入网（access network），这是指将端系统连接到其边缘路由器（edge router）的物理链路。边缘路由器是端系统到任何其他远程系统的路径上的第一台路由器。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－家庭接入
家庭接入的两种最流行的类型：数据用户线（Digital Subscriber Line，DSL）和电缆。通过电话线和DSL调制解调器接入网络。每个用户的DSL调制解调器使用现有的电话线（双绞铜线）与位于本地电话公司的本地中心局（CO）中的数字用户线接入复用器（DSLAM）来交换数据。来自许多家庭的模拟信号在DSLAM处被转换成数字形式。
家庭电话线用时承载了数据和传统的电话信号，他们编码为不同的频率：
＊高速下行信道，位于50kHz到1MHz频段； 12Mbps下行传输速率
＊中速上行信道，位于4kHz到50kHz频段； 1.8Mbps上行传输速率
＊普通的双向电话信道，位于0到4kHz频段。
这种方法使单根DSL线路看起来像有3根单独的线路，因此一个电话呼叫和一个因特网连接能够同时共享DSL链路。在用户一侧，一个分频器把到达家庭的数据信号和电话信号分隔开来，并将数据信号转发给DSL调制解调器。在本地电话公司一侧，在本地中心局中，DSLAM把数据和电话信号分隔开，并将数据送往因特网。数百甚至上千个家庭与同一个DSLAM相连。
由于上行速率和下行速率不同，所以这种接入被称为不对称的。
电缆因特网接入（cable Internet access）利用了有限电视公司现有的有线电视基础设置。住宅从提供有线电视的公司获得电缆因特网接入。
在这个系统中光缆连接到地区枢纽，从这里使用传统的同轴电缆到达各家各户。因为这个系统中应用了光缆和同轴电缆，所以他经常被称为混合光纤同轴（Hybird Fiber Coax，HFC）。
同样电缆因特网接入需要特殊的调制解调器，称为电缆调制解调器（cable modem）。
电缆因特网接入的一个重要特征是共享广播媒体。特别是由头端发送的每个分组向下行经每段链路到每个家庭；因此，如果几个用户经下行信道下载一个视频文件，每个用户接收视频文件的实际速率将大大低于电缆总计的下行速率。
光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）从本地中心局直接到家庭提供了一条光纤路径。
从本地中心句到家庭也有几种竞争性的方案。最简单的称为直接光纤，从本地中心局到每户设置一根光纤。更为一般的是，从中心局出来的每根光纤实际上由许多家庭共享。
第二种方式也有多种方式：主动光纤网络（Active Optical Network，AON）和被动光纤网络（Passive Optical Network，PON）。
在家庭中，用户将一台家庭路由器与ONT相连，并经过这台家庭路由器接入因特网。每个家庭具有一个光纤网络端接器（Optical Network Terminator，ONT），它由专门的光纤连接到邻近的分配器（splitter）。该分配器把一些家庭集结到一根共享的光纤，该光纤再连接到本地电话和公司的中心局中的光纤线路端接器（Optical Line Terminator，OLT）。该OLT提供了光信号和电信号之间的转换，经过本地电话公司路由器与因特网相连。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－企业（和家庭）接入：以太网和WI-FI
越来越多的用户通过局域网（LAN）将端用户连接到边缘路由器。目前以太网是当前最流行的局域网接入技术。以太网用户与以太网交换机相连，接入网络。
Wi-Fi是一种无线LAN接入技术，现在越来越多的家庭使用Wi-Fi技术，将宽带住宅接入与廉价的无线局域网技术结合起来，产生强大的家用网络。
计算网路和因特网－网络边缘－接入网－广域无线接入：3G，4G等
3G为分组交换广域无线因特网接入提供超过1Mbps的速度。
计算网路和因特网－物理媒体
这里我们概述一下这些常在因特网中使用的传输媒体。
每个网络中传输的比特从源到目的地传输时，通过一系列“传输器－接收器”对。对于每个传输器－接收器对，通过跨越一种物理媒体（physical medium）传播电磁波或光脉冲等来发送该比特。
物理媒体划分为两类：引导型媒体（guided media）和非引导型媒体（unguided
media)。对于引导型媒体，电波沿着固体媒体前行。对于非引导型媒体，电波在空气或外层空间中传播。
1 双绞铜线
双绞铜线由两根隔离的铜线组成，每根大约1mm粗，以规则的螺旋形式排列着。这两根线被绞合起来，以减少来自邻近类似的双绞线的电器干扰。
一对电线构成一个通信链路。无屏蔽双绞线通常用于局域网（LAN）中。
2 同轴电缆
同轴电缆由两个铜导体组成，但是这两个导体是同心的而不是并行的。借助这种结构以及特殊的绝缘体和保护层，同轴电缆能够达到较高的数据传输速率。同轴电缆在电视系统中相当普遍。
3 光纤
支持极高的比特速率，长达100km的光缆信号衰减极低，并且很难窃听。常用于主干网。
4 陆地无线电信道
5 卫星无线电通信
一颗通信卫星连接两个或多个位于地球的微波发射方／接收方，它们被称为地面站。通信中常用两类卫星：同步卫星和近地轨道卫星。
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