原理英文
计算机网络原理总结（英文版 第五版）
一、介绍
1.1 使用计算机网络
计算机网络：
大量独立但相互连接的计算机服务是计算需要的。
这些网络的设计和组织是这本书的主题。
1.1.1 商业应用
我们将公司的情形稍微通化一点，这里涉及的问题是资源共享（resource sharing）。资源共享的目标是让网络中的任何人都可以访问所有程序、设备，尤其是数据，并且这些资源和用户所处的物理位置无关。举例：共用打印机（无需每人拥有一台打印机，只需要一台共用打印机即可，而且一台高性能的网络打印机通常比大量独立的打印机开销少、打印速度快、更易维护）。
此外比物理资源共享更重要的是共享信息。
一种称为虚拟专用网络（VPN,virtual Private Networks）的网络技术可以将不同地点的单个网络连接成一个拓展网络。VPN的目标是试图终结“地理位置的束缚”。
可以想象一个公司的信息系统由一个或多个数据库组成，其中有公司信息和一些需要远程访问它们的员工。
这是一种应用广泛的模型，是许多网络应用的基础。最受欢迎的实现是Web应用。在这种应用中，服务器针对客户请求，根据数据库生成网页，而客户可能会更新数据库内容。
计算机网络可以为员工提供功能强大的通信媒介（communication medium）。
通过计算机网络大袋年华，这项技术称为IP电话（IP telephony），如果采用了Internet技术则称为IP语音（VoIP，Voice over IP）。
1.2 网络硬件
从广义上来讲，目前普遍使用的传输技术有两种，分别是广播式链路和点到点链路。
点到点（point to point）链路将一对独立的机器连接起来。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（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到点网络非常重要。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）。
相反，在广播网络上，通信信道被所有机器所共享：任何一台机器发出的数据包都能被其他任何机器收到。
无线网络是广播链路的一个常见例子，一个覆盖区域内的通信由该区域内的机器共享。
广播系统往往还提供一个数据包发送给所有目标机器的可能性，只要在地址字段中使用一个特殊的编码。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受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）。
Type | |
Vicinity 附近 | PAN (personal Area Network) » |
building房间 | LAN (local Area Network) » |
City 城市 | MAN (Metropolitan Area Network) » |
Country国家 | WAN (Wide Area Network) » |
Planet 星球 | The Internet (network of all networks) |
另一种对网络进行分类的标准的是网络尺度。距离作为分类指标非常重要，因为不同尺度采用了不同的制度。
1.2.1 个域网
个域网（PAN，Personal Area Networks）允许设备在一个人的范围内进行通信。一个常见的例子是将计算机与外设连接起来的无线网络。这种无线网络技术就是蓝牙（bluetooth）。
蓝牙PAN配置
1.2.2 局域网
局域网（LAN，(Local Area Network）是在家庭、办公室或工厂等单个建筑物内运行的私人网络。
无线局域网进来受到非常大的欢迎，在这个系统中，每台计算机都有一个无线调制解调器和一个天线，用来与其他计算机通信。在大多数情况下，每台计算机与安装在天花板上的设备通信。这个设备被称为接入点（AP，Access Point）、无线路由器（wireless router）或者基站（base station）。
Wireless LAN（WiFi） Wired LAN
Called IEEE 802.11 交换式以太网
无线（WiFi）和有线（使用铜线、光纤）。
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）。一个交换机有多个端口（port），每个端口连接一台计算机。
1.2.3 城域网
城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的范围可以覆盖一个城市。
最有名的城域网例子：有线电视网络。利用原来尚未使用的频谱来提供双向的Internet服务，从这时后期，有线电视网络就从分发电视节目这一单一模式演变为一个城域网。
在这张图中我们可以看到，电视信号和Internet流量都先被送到一个集中式线缆前端（cable headend），然后再分发到居民家中。
Antenna---天线 head end---线缆前端 junction box---接线盒
1.2.4 广域网
广域网（WAN，Wide Area Network）横跨一个大的地理区域，通常是一个国家或大陆。看看一个在不同城市设有分支机构的公司的例子。
按照传统说法把这些机器叫做主机（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），或简称子网（subnet）。子网的工作是把信息从一个主机接待到另一个主机，就像电话系统把说话者的声音传递给接听者一样。
在大多数广域网中，子网由两个不同部分组成：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，甚至是无线链路。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，因此，他们从电信公司租赁传输线路。当数据到达一条线路时，交换机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字，现在最常用的名字是路由器（router）。
广域网和局域网的第一个区别是线路更长。且将通信方面（子网）与应用方面（主机）分离开来大大简化整个网络的设计。
广域网和局域网的第二个区别是路由器通常连接不同类型的网络技术。广域网事实上是互联网络（Internetwork），或者复合网络，即由多个网络组成的网络。
广域网和局域网的最后一个差别在于子网连接什么。子网可以连接单个计算机，或者整个局域网。
虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）是由在Internet上运行的虚拟链路构建的广域网。相比租赁专线，VPN具有虚拟化的一贯优势，它提供重用Internet连接的灵活性。添加第四个办事处相当容易。但VPN也有虚拟化的一般缺点，即缺乏对底层资源的控制：采用专用线路的容量是明确的，而使用VPN，你走的里程数可能会随着Internet服务的变化而有所不同。
Internet服务提供商（ISP，Internet Service Provider）网络也是WAN，相应的子网称为ISP网络（ISP network）。连接到ISP的客户就能享受Internet服务。
1.3 网络软件
我们检查软件结构化技术。这一方法构成了这本书的重点。
为了减少设计复杂度，大多数网络被组织成一个层此栈（a stack of layer）或分级栈（a stack of level），每个层都建立在下面的层上。
每一层都建立在其下一层的基础上。每一层的目的是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽。（类似于我们平时说的抽象思维）。从每一种意义上来讲，每一层都是一种虚拟机，他向上一层提供特定的服务。
1.3.1 协议层次结构
协议是通信方之间如何进行通信的协议（规则和惯例）。
这张图显示了一个5层网络。不同机器上构成相应层次的实体成为对等体（peer）。这些对等体可能是软件过程、硬件设备，或者甚至是人类。换句话说，正是这些对等体为了实现彼此沟通才使用协议来进行通信。
实际上，数据并不是从一台机器的第n层直接传递到另一台机器的第n层。相反，每一层都将数据和控制信息传递给它的下一层，这样一直传递到最低层。第1层下面是物理介质（physical medium），通过它进行实际的通信。在这张图中，虚线表示虚拟通信，实线表示物理通信。
在每一相邻层次之间的是接口（interface）。接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务。
层和协议的集合称为网络体系结构（network architecture）。
一个特定的系统所使用的一组协议，即每一层一个协议，称为协议栈（protocol stack）。注意：每个协议都完全独立于其他的协议。
1.3.3 面向连接与无连接
下层可以向上面的层提供两种不同类型的服务：面向连接的服务和无连接的服务。
面向连接的服务是仿照电话系统。
拿起电话 拨号 挂机
建立连接 使用 释放
无连接的服务，是仿照邮政系统。
每个信件都携带了完整的目标地址，每个信件都有系统中的中间点路由，而且路由独立于后续信件。
为什么会有人更喜欢不可靠的通信而不是可靠的通信（指有确认的）呢？
因为①给定的层次并不是总能使用可靠的通信。
②延迟可能是不可接受的，特别是在诸如多媒体的实时应用中。（例如：视频会议）
6种不同类型的服务
1.3.4 服务原语
一个服务由一组原语（primitive）正式说明，用户进程通过这些源于（操作）来访问该服务。
可以提供可靠的字节流（面向连接）服务的服务原语的假设示例：
为简单面向连接服务提供的6个服务原语
假设的案例来说明这些原语如何用于客户端-服务器交互：
1.4 参考模型
我们将讨论两个重要的网络体系结构：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
虽然与OSI模型相关的协议没有被任何人使用，但该模型本身具有相当普遍的意义。
TCP/IP模型本身没有多大用处，但它的协议却已经广为流传。
1.4.1 OSI参考模型
OSI 模型有7层：
应用层—包含了用户通常需要的各种各样的协议
表示层—关注传递信息的语法和语义
会话层—允许不同机器上的用户建立会话
传输层—接收上层数据，必要时将其拆分为更小的单元，将这些数据传递给网络层，并确保数据单元都正确地到达另一端
网络层—确定数据包如何从S路由到D
数据链路层—将原始传输设备转换为没有检测到的传输错误的线路。
物理层—通过信道发送原始比特。
1.4.2 TCP/IP参考模型
应用层：应用层简单包含了所需的任何会话和表示功能。
传输层：允许主机和目标主机上的对等实体进行对话。这里定义了两个端到端的传输协议。第一个是传输控制协议（TCP）,他是一个可靠的、面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流分割成离散的报文，并把每个报文传递给互联网层。第二个协议是用户数据报协议（UDP），它是一个不可靠的、无连接协议，适用于那些不想要TCP的有序性或流量控制功能的应用程序。
互联网层：允许主机将数据包注入到任何网络，并且独立的到达接收方。互联网层定义了官方的数据包格式和协议，该协议称为因特网协议（IP），并伴随了一个辅助协议，称为因特网控制报文协议（ICMP）。
链路层：主机与传输线路的一个接口。
1.4.3 本书使用的模型
我们将使用图中的混合模型作为本书的框架。
1.6 网络标准化
标准定义互操作性所需的标准
许多标准机构中的一些：
Body | Area | |
ITU | Telecommunications | G.992, ADSL |
IEEE | Communications | 802.3, Ethernet 802.11, WiFi |
IETF | Internet | RFC 2616, HTTP/1.1 RFC 1034/1035, DNS |
W3C | Web | HTML5 standard CSS standard |
1.7 度量单位
主要计量单位：
Prefix | Exp. | prefix | exp. |
K(ilo) | 103 | m(illi) | 10-3 |
M(ega) | 106 | μ(micro) | 10-6 |
G(iga) | 109 | n(ano) | 10-9 |
为了测量存储器， kilo 意味着210 而不是103，因为存储器总是两个功率。1-KbPS通信线路每秒传输1000比特。许多人倾向于混淆这两个系统。
使用10的幂用于速率，2的幂用于存储
“B”是字节，“b”是位。
文章最后发布于: 2018-05-30 01:13:11
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