第一章:计算机网络和因特网

有时不禁会疑问:计算机相关专业考研为啥要考计算机网络、组成原理和操作系统,再经历了一些编程中所遇到的问题之后,可以很干脆的回答自己的疑问,它是非常必要的。比如,文件与IO,套接字编程,进程与线程等等,当前对于这些东西而言,你可能还未感觉到我的疑问所在,但是当你了解过Netty,JVM等知识点后,也许就会跟我有同样的疑问。我本人也是在学习的过程中,意会到了自己的短板所在,因为这些知识可能才是更为宝贵的财富,相比于学习web的各种框架而言,我们不应该把自己培养成为职业技术学校的专业人才。

写在前面:想以这种写博客的形式以督促自己看完这本书的同时又提高自己的学习质量,每章更新!

计算机网络结构

在这里插入图片描述其结构主要由三部分组成:即网络边缘接入网网络核心,接下来将对这三部分做详细介绍。

网络边缘

顾名思义,指网络结构的最外层,如何称呼接入网络的手机、个人PC或服务器呢?为此引入端系统的概念:通常指与因特网相连的计算机或其他设备,端系统也称为主机。

接入网

在介绍接入网之前,先了解下物理媒介,将会使得后续的理解更加容易一些。

物理媒介

物理媒介分为导引型媒体和非导引型媒体,对于导引型媒体而言,电波沿着固体媒体前行,如电缆,双绞电缆或同轴电缆;对于非导引型媒体,电波在空气或外层空间中传播,例如在无线局域网或数字卫星频道中。

  1. 双绞铜线:由两根隔离的铜线组成,以规则的螺旋形式排列着,广泛用于电话网。
  2. 同轴电缆:与双绞线类似,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,广泛应用于电缆电视系统
  3. 光纤:是一种细而柔软,能够导引光脉冲的媒体,每个脉冲表示一个比特,可支持极高的比特速率,不受电磁干扰,信号衰减极低,成为长途引导性传输媒体。
  4. 陆地无线电信道:无线电信道承载电磁频谱中的信号,不需要安装物理线路,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。
  5. 卫星无线电信号:由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,该卫星在一个频段上接受传输,使用一个转发器再生信号,并在另一个频率上传输信号。

在介绍了物理媒介之后,我们开始接入网的学习。首先什么是接入网,它的概念是:指将端系统连接到其边缘路由器的物理链路。下面我们介绍接入网的几种方式。

家庭接入:DSL、电缆、FTTH、拨号和卫星

数字用户线(DSL),Digital Subscriber Line,其接入是从本地电话接入的本地电话公司处获得DSL因特网接入。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中的数字用户线接入复用器DSLAM(Digital Subscriber Line Access Multiplexer)来交换数据。家庭的DSL调制解调器得到数字数据后将其转换为高频音,通过电话线传输给本地中心局,在DSLAM处将模拟信号转换为数字形式。
家庭电话网同时承载了数据和传统的电话信号:高速下行信道:位于50KHz到1MHz频段;中速上行信道:位于4KHz到50kHz频段;普通的双向电话信道,位于0到4KHz频段。由于上行速率和下行速率是不同的,所以这种接入称为不对称的。
在这里插入图片描述在用户一侧,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中。数百上千个家庭与同一个DSLAM相连。
电缆因特网接入: cable Internet access, 利用有线电视公司现有的有限电视基础设施获得因特网接入,光缆将电缆头端连接到地区枢纽。在电缆头端使用同轴电缆到达各家各户,由于使用到了光纤和同轴电缆,故称为混合光纤同轴(Hybrid Fiber Coax,HFC)。在电缆头端,电缆调制解调器端接收系统(Cable Modem Termination System,CMTS)将模拟信号转换回数字信号,在用户一侧,电缆因特网接入需要电缆调制解调器,与DSL调制解调器类似,将HFC网络划分为上行和下行两个通道,通常也是不对称的。电缆因特网接入的一个重要特征是
共享广播媒体
,由头部端发送的每个分组向下行经每段链路到每个家庭,每个家庭发送的每个分组经上行信道向头部传输。
在这里插入图片描述FTTH:Fiber To The Home,光纤到户,存在两种光纤分布体系结构,主动光纤网络(AON)或被动光纤网络(PON),关于PON,每个家庭具有一个光纤网络端接器(Optical NetWork Terminator,ONT),由专门的光纤连接到邻近的分配器,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。在PON体系结构中,所有从OLT发送到分配器的分组在分配器处复制
在这里插入图片描述关于企业接入和广域网无线接入需要后续知识。

网络核心

网络核心指由互联因特网端系统的分组交换机和链路构成的网状网络

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