计算机网络

一、引言
1.计算机网络的概念

		 大量相互独立但彼此链接的计算机共同完成任务

2.计算机网络和分布式系统

分布式系统只是一个概念，是需要其他中间件来实现的，而计算机网络是实际的机器

3.应用
（1）VPN（virtual private networks）

虚拟专用网：是可以将不同地点的单个网络连接起来形成一个扩展的网络

（2）服务器（server）

用于存储大量多个用户数据的高性能计算机。与之对应的是客户机（client），
客户机可以通过网络来访问服务器的内容（客户机--服务器模型）

（3）IP电话（IP telephony）

用户之间可以通过网络来打电话而不用通过电话公司

（4）电子商务（e-commerce）

通过计算机网络来进行购物等功能

4.社会问题
（1）政治问题：用户可以通过网络发表一些政治错误的言论而网络公司却无法做到实时监管
（2）用户隐私权：网络可能会暴露用户的隐私，网络公司通过一些手段可以清楚的知道你的
生活习惯以及你的位置的信息
（3）钓鱼（Phishing）：会有一些钓鱼网站通过伪装成一些你所信任的网站来套取你的关键
信息

5.网络硬件
传输技术

（1）点到点链路
将一对单独的机器连接起来在一个由点到点链路组成的网络中，
为了从源端到达接收方，短消息必须首先访问一个或多个中间机器，
这种短消息在某些情况下称为数据包或包 2（packet）。
通常在网络中有可能存在多条不同长度的路由，因此，找到一条好的路由对点-点网络非常重要。
点-点传输只有一个发送方和一个接收方，有时候也称为单播（unicasting）。
如果被传输的数据包带有这样的地址编码，那么网络中的每一台机器都将会接收该包并对其进行处理。这种传输模式称为广播（boradcasting）。
有些广播系统还支持给一组机器发送数据包的模式，这种传输模式称为组播（multicasting）。

（2）互联网络

两个或多个网络的连接称为互联网络，例如：Internet

网络类型

个域网（PAN）：允许设备围绕着一个人进行通信，
例如：显示器、键盘、鼠标和打印机等外设。
如果不用无线传输技术，这些设备只能通过线缆来连接到计算机。
蓝牙可以用于无线连接局域网（LAN）：是一种私有网络，
可以在一座建筑物内连接其中所有的设备并使它们能够共享资源在大多数情况下，
每台计算机与安装在天花板上的一个设备通信，
如图 1-8（a）所示。
这个设备，称为接入点（AP， Access Point）、 
无线路由器（wireless router）
或者基站（base station），
它主要负责中继无线计算机之间的数据包，
还负责中继无线计算机和 Internet 之间的数据包。AP 就像是一位在学校备受欢迎的可爱小孩，每个人都乐于和他交谈。然而，如果其他计算机彼此足够靠近，它们可以采用另一种点-点的配置直接进行通信。无线局域网的一个标准称为 IEEE 802.11，
俗称为 WiFi，已经被非常广泛地使用。
它在任何地方可以从 11 Mbps 到几百个 Mbps 的速率运行（我们在本书中将沿用传统的线路测量速率： 1 Mbps（兆比特/秒）等于 1 000 000 比特/秒；1 Gbps（吉比特/秒）等于 1 000 000 000比特/秒。
许多有线局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的。俗称以太网（Ethernet）的 IEEE
802.3 是迄今为止最常见的一种有线局域网。每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路连接到一个盒子，
这个盒子称为交换机（ switch）。
这就是交换式以太网名字的由来。一个交换机有多个端口（ port），
每个端口连接一台计算机。交换机的工作是中继与之连接的计算机之间的数据包，
根据每个数据包中的地址来确定这个数据包要发送给哪台计算机。域域网（MAN):类似与电视频道，通过天线等设备接收到信号后再将这些信号处理传输给各个用户广域网（ WAN， Wide Area Network）的范围很大，它能跨越很大的地理区域，通常是一个国家、地区或者一个大陆。我们将从有线广域网开始讨论，采用在不同城市有分支机构的公司作为案例来加以说明。我们将按照传统的说法把这些机器称为主机（host），然后把连接这些主机的网络其余部分称为通信子网（communication subnet），或简称为子网（subnet）。子网的工作是把信息从一个主机携带到另一个主机，就像电话系统把说话者的话（实际上是声音）传递给接听者一样。在大多数广域网中，子网由两个不同组成部分：传输线路和交换元素。 传输线路（transmission line）负责在机器之间移动比特。它们可以是铜线、光纤，或甚至无线链路。大多数公司没有铺设自己的传输线路，因此，它们从电信公司租赁传输线路。 交换元素（switching element）或简称为交换机（switch）是专用的计算机，负责连接两条或两条以上的传输线路。当数据到达一条入境线路时，交换元素必须选择一条出境线路把数据转发出去。这些负责交换的计算机在过去有各种不同的名称，现在最常用的名称是路由器（router）。

面向连接和无连接的服务

面向连接的服务（connection-oriented service）是按照电话系统建模的。
当你想给某人打电话时，首先要拿起话机，拨对方的号码，然后说话，最后挂机。
类似地，为了使用面向连接的网络服务，服务用户首先必须建立一个连接，
然后使用该连接传输数据，最后释放该连接。
这种连接最本质的方面在于它像一个管道：发送方把对象（数据位）压入管道的一端，接收方在管道的另一端将它们取出来。
在绝大多数情况下，数据位保持原来的顺序，所以数据位都会按照发送的顺序到达。在有些情况下，当建立一个连接时，发送方、接收方和子网一起协同·
（negotiation）一组将要使用的参数，比如最大的消息长度、所要求的服务质量以及其他一些问题。
一般情况下，一方提出一个建议，另一方接受或拒绝该建议，甚至提出相反的建议。电路（circuit）是与资源关联的连接的另一个名字，比如具有固定的带宽。这个概念可追索到电话网络，在电话网络中，一条电路就是通过铜线传送电话交谈内容的路径。与面向连接服务相对应的是无连接服务（conncetionless service），这是按照邮政系统建模的。每个报文（信件）都携带了完整的目标地址，每个报文都由系统中的中间节点路由，而且路由独立于后续报文。 报文（message）在不同的上下文中有不同的称呼； 数据包/包（packet）是网络层的报文。如果中间节点只能在收到报文的全部内容之后再将该报文发送给下一个节点，那么我们就称这种处理方式为存储-转发交换（store-and-forward switching）。有别于此的另一种处理方式是在报文还没有被全部接收完毕之前就向下一个节点传输，这种处理方式称为直通式交换（cut-through switching）。通常来说，当两个报文被发往同一个目的地时，首先被发送的报文将会先到达。然而，先发送的报文可能被延迟，因而后发送的报文比它先到达，这种情况也是有可能发生的。